Российские исследователи из Института биологии гена РАН совместно с зарубежными коллегами сделали значительное открытие. В мозге плодовой мушки дрозофилы ими был идентифицирован ранее неизвестный белок, получивший название Vostok. Этот белок играет ключевую роль в управлении трехмерной организацией молекулы ДНК внутри нервных клеток и, предположительно, может быть использован в будущем для разработки методов лечения наследственных неврологических заболеваний.
Как сообщили представители Российского научного фонда (РНФ), обнаруженный белок Vostok способен связываться с определенными последовательностями в ДНК, способствуя формированию петель. Такие петли необходимы для корректного функционирования генов, включая те, что отвечают за развитие нервной системы.
Эксперты фонда подчеркнули, что структура ДНК в клеточном ядре представляет собой сложную пространственную конфигурацию, которая напрямую влияет на активность различных генов. Однако механизмы контроля над образованием ДНК-петель, облегчающих взаимодействие регуляторных белков с целевыми генами и тем самым изменяющих их активность, оставались недостаточно изученными.
В ходе исследования, включавшего компьютерный анализ, ученые из московского Института биологии гена РАН и американского Принстонского университета выявили в геноме нейронов дрозофилы короткую повторяющуюся ДНК-последовательность. Было установлено, что именно к этой последовательности прикрепляется недавно открытый белок Vostok, который наиболее часто встречается в участках, предположительно участвующих в формировании петель.
Поскольку схематичное изображение петель ДНК напоминает дугу или траекторию полета ракеты, исследователи присвоили новому белку имя “Восток” в честь первого в истории пилотируемого космического корабля.
Для изучения функций белка Vostok ученые применили технологию редактирования генома CRISPR-Cas9, создав личинок дрозофилы с “выключенным” геном Vostok. Эксперименты показали, что у таких мутантных особей количество петель в ДНК оказалось примерно на семь процентов меньше по сравнению с нормальными.
“Наши результаты подтверждают, что пространственная укладка ДНК находится под строгим контролем специфических белков, связывающихся с ДНК, и Vostok является одним из таких белков”, — прокомментировал руководитель группы биологии хроматина Института биологии гена РАН Максим Ерохин.
По его мнению, глубокое понимание механизмов формирования ДНК-петель открывает новые горизонты для развития генной терапии. Контролируя этот процесс, исследователи смогут в перспективе корректировать работу генов для лечения наследственных патологий нервной системы.
Руководитель группы эпигенетики того же института, Дарья Четверина, отметила, что поскольку отключение генов Vostok и GAF приводит к потере лишь около 15% ДНК-петель, вероятно, в геноме дрозофилы существуют и другие белки с аналогичными функциями. “Поиск таких белков является одной из наших приоритетных задач в будущем”, — добавила она.
В дальнейших планах ученых также значится исследование возможности целенаправленного создания петель в ДНК клеток человека с использованием белка Vostok.
Результаты данной научной работы, получившей поддержку от Российского научного фонда (РНФ), были опубликованы в авторитетном научном журнале Molecular Cell.
