Ученые обнаружили «главные часы», управляющие биологическим развитием

Ученые из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) обнаружили «главные часы», управляющие ростом и развитием живых организмов. Исследование, проведенное на крошечном черве C. elegans, выявило механизм, который координирует последовательность всплесков генной активности, необходимых для перехода между стадиями развития.

Ранее команда профессора Кристофера Хэммелла установила, что развитие C. elegans происходит за счет пульсирующей экспрессии генов. Однако оставалось загадкой, как эти импульсы синхронизируются с такой точностью. Теперь ученые выяснили, что два белка, MYRF-1 и LIN-42, образуют цепь обратной связи, работающую как центральные часы генома червя. Они определяют начало и продолжительность каждого всплеска генной активности, обеспечивая необратимое и последовательное развитие.

«Это центральные часы для всех клеток червя. Они отвечают за координацию конечной серии последовательных импульсов экспрессии генов, которые должны произойти только один раз и в правильном порядке для нормального развития. Это похоже на храповик: часы включают и выключают гены несколько раз, но в конечном итоге движение идет только в одном направлении», — объясняет Кристофер Хэммелл.

Используя методы молекулярной биологии, секвенирование ДНК и ИИ AlphaFold, исследователи выяснили, что MYRF-1 служит триггером для начала каждой стадии развития и необходим для контрольной точки, отмечающей ее завершение. Запуская генную активность, MYRF-1 активирует LIN-42, который регулирует интенсивность и продолжительность импульса. Блокировка MYRF-1 приводила к полному срыву программы развития.

В планах команды — изучить, как физически взаимодействуют MYRF-1 и LIN-42, а также выяснить, общаются ли между собой индивидуальные клеточные часы в процессе развития. Понимание работы этих механизмов может дать ключ к изучению нарушений развития и генетических заболеваний у человека.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.