Команда исследователей из Института биологии гена РАН и их зарубежные коллеги совершили открытие в мозге плодовой мушки дрозофилы. Ими был выявлен ранее неизвестный белок, получивший название Vostok.
Этот белок играет ключевую роль в регуляции пространственного расположения ДНК внутри нейронов. Ученые предполагают, что он может послужить основой для разработки новых методов лечения наследственных заболеваний нервной системы.
Обнаруженный белок Vostok способен связываться с определенными сегментами ДНК, формируя на ней петли. Эти петли необходимы для корректного функционирования генов, включая те, что управляют развитием нервной системы.
Эксперты отметили, что трехмерная конфигурация ДНК в клеточных ядрах существенно влияет на активность различных генов. Однако механизмы образования ДНК-петель, которые позволяют регуляторным белкам подходить близко к нужным генам и влиять на их работу, оставались не до конца понятными.
Используя методы компьютерного анализа, исследователи из Москвы и Принстонского университета (США) идентифицировали в геноме нейронов дрозофилы короткую повторяющуюся последовательность. Было установлено, что эта последовательность часто встречается в областях, предположительно связанных с формированием петель, и именно с ней взаимодействует новый белок.
Авторы присвоили белку название Vostok, поскольку схематическое изображение петель ДНК напоминает дугу, похожую на траекторию полета ракеты, в честь первого пилотируемого космического корабля.
Для изучения функций белка Vostok ученые применили метод редактирования генов CRISPR-Cas9, создав личинок дрозофилы с “отключенным” геном Vostok. В результате эксперимента выяснилось, что количество ДНК-петель у таких мутантных особей сократилось на семь процентов.
Наше исследование подтверждает, что трехмерная укладка ДНК строго контролируется с помощью ДНК-связывающих белков, одним из которых оказался Vostok.
По мнению Максима Ерохина, глубокое понимание процесса формирования петель в молекуле ДНК открывает широкие перспективы для развития генной терапии. В будущем, освоив способы управления петлеобразованием, можно будет точечно корректировать работу генов, вызывающих наследственные заболевания нервной системы.
Руководитель группы эпигенетики Института биологии гена РАН Дарья Четверина добавила, что поскольку мутации генов Vostok и GAF приводят к потере лишь около 15 процентов ДНК-петель, вероятно, в геноме дрозофилы существуют и другие белки с аналогичными функциями. Поиск этих белков является одной из приоритетных задач будущих исследований.
В дальнейшем ученые планируют изучить возможность целенаправленного создания ДНК-петель путем введения белка Vostok в клетки человека.
Результаты этой работы, получившей поддержку Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в авторитетном научном журнале Molecular Cell.
Дмитрий Верхов