Несколько десятилетий ученые полагали, что на протяжении всей жизни в большинстве клеток тела экспрессируются гены, унаследованные от обоих родители. В ходе новой работы ученые из Школы медицины Университета Юты (University of Utah School of Medicine), США, отметили, что данный биологический процесс имеет некоторые нюансы и активность материнских и отцовских копий отдельных генов изменяется в нейронах в различных условиях и может значительно отличаться. Результаты работы опубликованы в журнале «Neuron».
Ученые с удивлением обнаружили, что в развивающемся головном мозгу в 85% генов наблюдается дифференциальная активация материнской или отцовской копии. Постепенно, по мере того, как происходит развитие головного мозга, в нейронах начинаются экспрессироваться гены обоих родителей в равно степени. Однако на протяжении всей жизни остается небольшой дисбаланс и около 10% материнских или отцовских копий генов продолжают быть более активными. В течение многих лет учение знали, что у некоторых конкретных классов генов в головном мозгу дифференциально активируются материнские или отцовские копии. В данной работе ученые доказали, что к подобным различиям могут приводить множество факторов, включая возраст, тип клеток, область мозга и степень зрелости ткани.
Автор работы доктор Кристофер Грегг (Christopher Gregg) отметил, что полученные результаты можно рассматривать как иллюстрацию преимущества полового размножения, при котором имеются две копии гена, и поломка одной из них увеличивает активность другой. Он подчеркнул, что периоды неактивности нормальной копии гена могут быть критическими, в течение которых клетки особо подвержены мутациям. Известно, что часто мутации, приводящие к развитию психических заболеваний, гетерозиготны, т.е. они поражают только одну копию генов, и в ходе данной работы ученые смогли объяснить причины такого положения вещей. К тому же они узнали, почему нарушение одного гена может приводить к развитию широкого спектра патологий, от аутизма до шизофрении. Ученые указали, что, возможно, степень тяжести патологии также может определяться тем, какая копия гена преимущественно экспрессируется.
Ученые отметили, что в ходе следующих работ они бы хотели изучить механизмы, которые определяют какая копия гена будет активно экспрессироваться. Известно, что дети могут наследовать от их родителей эпигенетические изменения генома, которые изменяют активность отдельных генов, например, для женщин, какая Х-хромосома инактивируется в каждой клетке. Исследователи подчеркнули, что изучение подобных механизмов может привести к открытию новых терапевтических подходов, которые будут способствовать активизации здоровых копий генов в мозгу.
Huang W-C., Ferris E., Cheng T. et al. (2017) Diverse non-genetic, allele-specific expression effects shape genetic architecture at the cellular level in the mammalian brain. Neuron, Feb. 23 [Epub. ahead of print].
Press C. (2017) Some neurons choose mom’s gene and others choose dad’s. Medical News Today, Feb. 27 (www.medicalnewstoday.com/releases/316049.php).
Юлия Котикович
