#регуляторнаяДНК #головноймозг #биологияразвития #news

Головной мозг человека и шимпанзе отличается некодирующей регуляторной ДНК.

Клеточные биологи из Лундского Университета (Lund University) в Швеции, изучая роль некодирующих участков генома, которые раньше называли нефункциональной «мусорной» ДНК, обнаружили, что люди и шимпанзе использую часть такой ДНК по-разному. По мнению ученых, это сказалось решающим образом на развитии уникального человеческого мозга.

Шимпанзе – наши ближайшие родственники из ныне живущих. Несмотря на существенное сходство наших генов, кодирующих белки, передний мозг человека крупнее и устроен сложнее, чем у шимпанзе. «Прежде ученые искали причину этого в той части ДНК, которая отвечает за продукцию белков и пытались обнаружить примеры различий между человеком и шимпанзе в самих белках», цитирует руководителя нового исследования профессора Лундского университета Йохана Якобсона (Johan Jakobsson) издание Genetic Engineering&Biotechnology News. Якобсон с коллегами открыли новый фактор (ZNF558), регулирующий транскрипцию, процесс считывания информации с ДНК, и выяснили, что он активен в клетках-предшественниках нейронов переднего мозга человека, но не шимпанзе.

Этот фактор возник около 100 миллионов лет назад для регуляции активности семейства мобильных генетических элементов, но сейчас он регулирует ген (SPATA18), в свою очередь регулирующий деградацию важных клеточных структур митохондрий. А активность самого выявленного фактора транскрипции ZNF558 регулируется длиной некодирующего элемента ДНК, который называется тандемным повтором с переменным числом. У шимпанзе он оказался длиннее, чем у человека.

Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Stem Cell и дают механистическое представление о том, как структурные вариации в ДНК создают регуляторную сеть, влияющую на эволюцию головного мозга человека. Якобсон уверен в том, что это представление поможет получить генетически обоснованные ответы на вопросы о природе психических заболеваний, таких как шизофрения, которые встречаются только у людей.

Авторы показали, что роль выявленного фактора транскрипции в поддержании нормальной функции митохондрий. В экспериментах на органоидах головного мозга они установили, что при неактивном факторе органоиды меньше по размеру на ранних стадиях развития, а на поздних стадиях в них присутствует больше зрелых нейронов. Из этого авторы заключили, что фактор транскрипции важен для согласованного развития элементов головного мозга на ранних стадиях его роста. Органоиды были двух типов, их выращивали из стволовых клеток, полученных репрограммированием клеток кожи человека и обезьяны.