Карта тела: как происходит процесс построения и старения нашего организма

Ученые долго искали способ разгадки того, как гены HOX создают карту тела – ключ к расшифровке этого генома может открыть тайны процессов построения и старения нашего организма.

В настоящее время международная группа исследователей из Колумбийского университета и Испанского национального исследовательского совета (CSIC), с центром в Университете Пабло де Олавиде в Севилье, Испания, нашла метод, который может определить роль, которую играет каждый ген Hox в организме фруктовой мухи. Результаты исследования, недавно опубликованные в Nature Communications, помогают осмыслить точный процесс, который имеет решающее значение для понимания не только роста и развития, но также старения и болезней организма.

«Геном, который содержит тысячи генов и миллионы букв ДНК, является самым сложным из когда-либо написанных кодов, – сказал Ричард Манн, доктор философии, главный исследователь Колумбийского университета по изучению интеллектуального поведения. – Расшифровка этого кода оказалась настолько трудной потому, что эволюция написала его на зоре своего существования и совершенствовала в течение сотен миллионов лет. Сегодняшнее исследование предлагает ключ к взлому этого кода, приближая нас, как никогда, к пониманию того, как гены Hox строят здоровое тело, или как этот процесс нарушается при болезни».

Гены Hox очень древние, они присутствуют у всех видов животных, даже у примитивных, например, медуз. Каждый тип организма имеет различные комбинации этих генов. У плодовых мух восемь генов Hox, а у человека – 39.

Эти гены производят специальные белки, называемые факторами транскрипции, которые взаимодействуют со сходными белками, называемыми кофакторами Hox, чтобы связываться с различными сегментами ДНК и включать и выключать многие другие гены в нужное время.

«Поскольку эти гены тесно связаны со многими аспектами развития, оказалось невероятно сложным выделять отдельные гены Hox и отслеживать их активность с течением времени, – объясняет Джеймс Кастелли-Гэйр Хомбрия, доктор философии, главный исследователь в Университете Пабло де Олавиде. – У нас было невероятно сложное уравнение для решения, с огромным количеством неизвестных».

 

Исследуя генетическую активность развивающейся плодовой мухи, ученые наткнулись на небольшой фрагмент регуляторной ДНК, называемый VVI1 + 2, который был активным во всех клетках развивающейся плодовой мухи и, по-видимому, регулировался всеми восемью генами Hox, присутствующими у этого насекомого. Повсеместное распространение сегмента ДНК VVI1 + 2 в теле развивающейся мухи сделало его идеальной системой для изучения семейства генов Hox. Этот отрезок ДНК дал ученым возможность разработать метод систематического управления активностью VVI1 + 2, чтобы увидеть, как функционирует каждый ген Hox. Специалисты использовали сложный компьютерный алгоритм под названием No Read Left Behind (NRLB) и, путем многочисленных биохимических и вычислительных анализов, смогли систематически манипулировать активностью цепью Hox с беспрецедентным уровнем точности. Теперь у экспертов появилась отправная точка для систематической расшифровки генов Hox и понимания генетики развития тела.

Выводы исследователей являются особенно многообещающими, поскольку могут быть применены ко всему геному. Этапы, которые Hox-гены совершают для регуляции VVI1 + 2, могут подсказать, как Hox-гены регулируют ДНК не только у плодовых мух, но и у позвоночных, таких как млекопитающие и даже люди. «Хотя многое о генах Hox еще предстоит выяснить, наша работа является большим шагом вперед», – уверен Ричард Манн.

Подробнее

Мнение специалиста

Подпишитесь на еженедельную рассылку наших новостей

Читают также

Случайная статья

Эффективность занятий спортом напрямую зависит от времени суток
После детального изучения механизма метаболизма скелетных мышц, американские ученые определили лучшее время для занятий спортом. Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвай ...
[ читать далее ]
Load next