Ученые из Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор обнаружили молекулярный механизм, выполняющий функцию главных часов в процессе развития живого организма. Исследование на модели круглого червя Caenorhabditis elegans описывает систему, которая координирует последовательные импульсы активности генов, необходимые для перехода организма от одной стадии развития к другой.
В отличие от циркадных ритмов, управляющих повторяющимися суточными процессами, открытый механизм работает линейно. Биологи Кристофер Хаммелл и его коллеги установили, что основу этого регулятора составляют два белка – MYRF-1 и LIN-42. Они образуют контур обратной связи, определяющий момент начала каждого генетического импульса и его продолжительность. По словам исследователей, открытый механизм работает подобно «храповику», запуская генетические процессы строго в одном направлении.
Для расшифровки работы механизма авторы объединили методы молекулярной биологии, секвенирование ДНК и белков, а также компьютерное моделирование с помощью системы искусственного интеллекта AlphaFold. Выяснилось, что белок MYRF-1 играет ключевую роль на всех этапах: он запускает очередную стадию развития и одновременно служит маркером проверки ее завершения. После начала активности генов MYRF-1 активирует белок LIN-42, который регулирует интенсивность и длительность импульса. При искусственной блокировке MYRF-1 процесс развития червя полностью останавливался.
В исследовании также приняла участие директор по научной работе лаборатории Лимор Джошуа-Тор. Теперь ученые планируют выяснить, как именно белки MYRF-1 и LIN-42 взаимодействуют на физическом уровне и синхронизируются ли индивидуальные часы в разных клетках организма во время его роста.
Понимание принципов работы таких генетических часов имеет фундаментальное значение для биологии развития. В перспективе эти данные могут помочь в исследовании причин возникновения врожденных патологий и генетических заболеваний у человека, связанных с нарушениями формирования тканей и органов на ранних стадиях онтогенеза.
