Визначив великі розміри кори головного мозку унікальний для людини ген
Китайські біологи визначили ген, який не бере участі в кодуванні білків навіть у наших найближчих родичів. Таке завдання він виконує тільки у людини, стимулюючи зростання кори великих півкуль. Стаття про це опублікована в журналі Nature Ecology & Evolution.
Переважна більшість генів кодують молекули матричної РНК, на яких синтезуються білки. Однак деякі гени служать основою для виробництва РНК, яка в білки не перетворюється. Такі молекули можуть виконувати найрізноманітніші функції. Наприклад, довгі некодуючі РНК (lncRNA) так і залишаються в клітинному ядрі і беруть участь в регуляції роботи інших генів. Нова робота вчених з Пекінського університету показала, що такі молекули відіграли важливу роль у появі нашого виду, визначаючи розвиток великого мозку.
У міру еволюції того чи іншого виду звичайні гени, що кодують білки, здатні змінювати спеціалізацію і переходити до lncRNA і навпаки. Такі переходи можуть впливати на тонку настройку геному, змінюючи ступінь і час активності різних генів. ДНК людини дуже мало відрізняється від ДНК найближчих родичів, і вважається, що саме ці налаштування визначають те, що робить людину людиною.
Група китайських біологів на чолі Чуань-Юнь Лі (Chuan-Yun Li) використовувала відкриті бази даних геномів, щоб порівняти ДНК людини, шимпанзе, бонобо, а також кілька більш далеких від людини в еволюційному сенсі макак. Вчені виявили 29 випадків переходу lncrna-генів в розряд генів, що кодують білки, які відбулися з моменту відділення нашої еволюційної гілки (вищих приматів) від макак. Але ще більше – цілих 45-таких переходів відбулися пізніше і стали унікальною особливістю саме людського геному.
Одна з таких ділянок привернула особливу увагу дослідників. ENSG00000205704 проявляє активність в нейронах головного мозку і кодує короткий (всього 107 амінокислотних основ) пептид, який виявляється як в клітинному ядрі, так і в цитоплазмі. Щоб з’ясувати його функцію, вчені поставили експерименти зі стовбуровими клітинами, у яких робота ENSG00000205704 була або пригнічена, або, навпаки, посилена понад норму. Вирощуючи такі клітини in vitro, “в пробірці”, їх потім стимулювали розвиватися в зрілі нейрони.
Виявилося, що висока активність ENSG00000205704 затримує дозрівання нейронів. Завдяки цьому вони встигають пройти більше циклів поділу, і в результаті утворюється більше дорослих нервових клітин. І навпаки, делеція (втрата ділянки хромосоми) ENSG00000205704 призводить до швидкого дозрівання і лише невеликої кількості нейронів. Ці висновки підтвердили і експерименти in vivo, поставлені на лабораторних мишах. Внісши ENSG00000205704 в геном тварин, вчені показали, що їх неокортекс виростає більше звичайного.
Таким чином, перехід ENSG00000205704 від регуляторних функцій до кодуючих можна назвати одним з факторів, який визначив розвиток нашого виду. Його активність стимулює зростання великого мозку, і перш за все – неокортексу, який ледь розвинений у нижчих ссавців, і тільки у людини становить основну частину кори великих півкуль.
За матеріалами: Новини науки
