Российские ученые открыли «космический» белок, ключевой для функционирования нейронов

Функционирование нейронов у всех организмов представляет собой одну из наиболее изучаемых областей науки. Для обеспечения их работы необходима точная регуляция генов: одни должны быть активны, а другие — неактивны.

В клеточных ядрах ДНК формирует уникальные трехмерные структуры, специфичные для каждого типа клеток, что влияет на активность генов. В нейронах правильная организация ДНК особенно важна, так как она обеспечивает не только развитие клеток, но и их взаимодействие с окружающими.

Исследование проводилось на личинках дрозофил, чьи регуляторные механизмы во многом схожи с человеческими. Ученые стремились понять, как происходит укладка ДНК в петли в мозге мухи, что способствует взаимодействию регуляторных белков с соответствующими генами. До этого был известен лишь один белок, GAF, участвующий в этом процессе. Однако его деактивация приводила к исчезновению только части петель, что натолкнуло исследователей на мысль о существовании другого белка.

В ходе работы был обнаружен белок, названный Vostok в честь космического корабля «Восток», из-за сходства его петель с траекторией полета ракеты. Vostok взаимодействует с определенными участками ДНК, формируя петли, необходимые для развития нервной системы.

Эксперименты с использованием CRISPR-Cas9 показали, что отсутствие Vostok приводит к уменьшению количества петель ДНК на 7%. Интересно, что петли, создаваемые Vostok, отличаются от тех, за которые отвечает GAF, что указывает на их независимую работу.

Исследование также выявило, что отсутствие любого из этих белков препятствует развитию дрозофил во взрослых особей. При этом, одновременная деактивация Vostok и GAF приводит к потере лишь 15% петель, что свидетельствует о наличии других, пока неизвестных белков.

Хотя у человека нет прямых аналогов GAF и Vostok, изучение дрозофил помогает понять общие принципы регуляции генов. Среди известных человеческих белков, участвующих в этом процессе, выделяется CTCF, связанный с рядом неврологических заболеваний.

По мнению ученых, метод, использованный для обнаружения Vostok, может быть применен для поиска новых белков у человека. В перспективе это открывает возможности для направленного создания петель ДНК, что является областью исследований 3D-геномики.