Последние достижения в области молекулярной биологии значительно расширяют наше понимание сложных процессов, происходящих внутри клетки. Особое внимание ученых привлекло трехмерное упорядочение ДНК в нейронах, поскольку именно благодаря компактной и организованной укладке хроматина гены могут своевременно активироваться и формировать корректные связи между собой, что обеспечивает нормальное функционирование нервной системы.
Важность структуры ДНК для работы генов
Объемный порядок, в котором "упаковывается" ДНК в ядрах клеток, определяет, какие гены будут работать необходимым образом. Большую роль в этом играет формирование так называемых "петель" — участков, где ДНК изгибается таким образом, чтобы регуляторные белки могли соединяться с нужными генами. Благодаря этому происходит тонкая настройка активности генов, влияющая на процессы развития, обучения и памяти.
Открытие белка Vostok: совместные усилия ведущих ученых
Исследователи из Института биологии гена РАН и Принстонского университета недавно сделали важное открытие — выявили специфичный белок, получивший название Vostok. Своё имя белок получил в честь знаменитого космического корабля и стал настоящей сенсацией в мире генетики. Как выяснили ученые, Vostok, наряду с уже изученным регулятором GAF, играет ключевую роль в процессе образования петель в хроматине. При этом два этих белка действуют не одинаково, а независимо — поэтому их функции не могут полностью заменять друг друга.
В ходе экспериментов ученые применили передовые методы компьютерного моделирования и генного редактирования на дрозофиле — маленькой плодовой мухе, генетическая структура которой заметно схожа с человеческой. Созданные мутантные личинки с "выключенным" геном Vostok показывали уменьшение числа образующихся петель на 7%. Это нарушение приводило к гибели насекомых ещё до завершения их развития, подчеркивая фундаментальную важность этого белка для жизни нервной системы.
Новый взгляд на генную терапию: перспективы и возможности
Максим Ерохин, возглавляющий лабораторию биологии хроматина в Институте биологии гена РАН, отмечает, что найденные закономерности предоставляют науке огромный потенциал для развития методов генной терапии.
— Наши результаты подтверждают, что трёхмерное оформление ДНК задаётся особой координацией связывающих белков, одной из "звёзд" которых стал Vostok, — комментирует Максим Ерохин. — Расшифровав, как формируются петли в молекуле ДНК, мы открываем дорогу к управлению работой генов. В перспективе это позволит корректировать генную активность при наследственных патологиях нервных тканей и головного мозга.
Действительно, представляется вероятным, что в будущем подобные открытия помогут создавать целевые методы лечения тяжелых заболеваний — вплоть до коррекции дефективных генов с помощью управления формированием хроматиновых петель.
Продолжение исследований и новые задачи
Дарья Четверина, руководитель группы эпигенетики Института биологии гена РАН, подчеркивает, что белок Vostok — далеко не единственный игрок в данном биологическом процессе. Российские и зарубежные ученые уверены: впереди множество еще не изученных регуляторных факторов, влияющих на архитектуру ДНК.
— При отключении функций Vostok и GAF мы наблюдаем потерю лишь 15% петель, что указывает на наличие других, пока неизвестных регуляторов, — делится Дарья Четверина. — Поиск и изучение таких белков станет одной из главных задач ближайших лет и, возможно, приведет к ещё более удивительным открытиям в молекулярной медицине.
Глобальное значение открытия для науки и медицины
Подобные исследования открывают новую эру в понимании механизмов генной регуляции и наследственных заболеваний. Перспективы создания более эффективных методов диагностики и терапии на молекулярном уровне становятся ближе, а сам факт открытия белка Vostok подчеркивает важность последовательной и командной научной работы. Усилия, которые вкладывают специалисты Института биологии гена РАН, а также их коллеги из Принстонского университета, создают прочную основу для уверенного продвижения медицинской науки вперед.
Таким образом, изучение структуры и работы ДНК связывающих белков, среди которых ярким примером стал Vostok, позволяет надеяться на важные прорывы в лечении сложных заболеваний, улучшая качество жизни будущих поколений.
Источник: scientificrussia.ru
