Универсальный ритм развития организма
Развитие нематоды C. elegans (известного модельного организма биологии) направляется четким ритмом выработки белков. Хельга Гроссханс (Helge Grosshans) и ее коллеги из Института биомедицинских исследований им. Фридриха Мишера (Базель)выяснили, что колебания c восьмичасовым интервалом характерны для самых разных тканей, клеток и генов. Распространенность данного феномена позволяет утверждать, что он является фундаментальным механизмом развития множества организмов.
Подобно строительству дома, развитие живого организма – это комплексный процесс, требующий соединения множества разнородных структур. Материалы доставляются на стройплощадку в разное время, чтобы собрать стены, перекрытия и т.п. как можно быстрее и проще, по заранее определенному плану. Те же принципы работают и в биологическом мире, утверждает Гроссханс: нужные «стройматериалы» поступают в определенное время, и не возникает хаоса, пробуксовок и заторов.
Транскрипция тысяч генов в личинках нематоды (круглого червя) подчиняется четкому ритму. Хотя отдельные гены транскрибируются в разное время, период осцилляций в каждом случае составляет восемь часов. Важно, что с такой же периодичностью происходит линька личинок нематоды.
Но больше всего поразило исследователей то, что периодические колебания затрагивают гораздо больше генов, чем требуется для управления линьками. «Периодические колебания в транскрипции примерно пятой части генов заставляет предположить, что мы открыли механизм, который важен не только для линек, но и для множества других важных процессов развития организма», - объясняет Гроссханс. Соответственно, колебания синхронизованы по всему организму и происходят одновременно в различных тканях, органах и клетках.
В развитии организма млекопитающих ритмичная экспрессия генов также встречается, хотя и в куда меньшем масштабе (например, при формировании сомитов – примитивных спинных сегментов, дающих начало таким повторяющимся структурам, как позвонки). Однако Гроссханс замечает: «нет оснований полагать, что биологические колебания годны лишь для образования повторяющихся структур. Нам скорее представляется, что данный принцип широко применяется в природу для координирования экспрессии различных генов».
Исследование представлено в журнале Molecular Cell.
По материалам пресс-релиза института.
Артём Космарский nauka21vek.ru