Ученые нашли в мозге дрозофилы новый белок, который помогает ДНК сворачиваться в ядрах нервных клеток. Его назвали «Восток» — в честь первого пилотируемого космического корабля. Оказалось, что этот белок крепится к определенным участкам ДНК и формирует петли, необходимые для правильной работы генов, особенно тех, что управляют развитием нервной системы.

Петли ДНК — это когда участок молекулы ДНК изгибается, и два далеких друг от друга фрагмента оказываются рядом. Так регуляторные белки могут одновременно взаимодействовать с разными генами, включая или выключая их.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Molecular Cell.

ДНК в клетках — не просто длинная нить, а сложная трехмерная структура. От того, как она уложена, зависит активность генов. Особенно важно это для нейронов: если ДНК свернется неправильно, гены могут работать со сбоями, что приведет к проблемам в развитии нервных связей. Ученые уже знали, что в этом процессе участвует белок GAF, но подозревали, что есть и другие регуляторы.

Исследователи из Института биологии гена РАН и Принстонского университета изучили, как образуются петли ДНК в нейронах личинок дрозофилы. Они обнаружили повторяющийся участок ДНК, с которым связывается новый белок — «Восток». Если его „выключить“ с помощью CRISPR-Cas9, количество петель в ДНК уменьшается на 7%. При этом „Восток“ работает независимо от GAF — значит, оба белка важны для правильной укладки генома.

Когда у мутантных личинок не было «Востока», некоторые гены, отвечающие за развитие нервной системы, работали хуже. В итоге такие личинки погибали на стадии окукливания.

Почему это важно

• Петли ДНК помогают регуляторным белкам находить нужные гены и управлять их активностью.
• Если научиться контролировать этот процесс, можно будет исправлять генетические сбои при наследственных болезнях.

Теперь мы знаем, что укладка ДНК зависит не только от GAF, но и от других белков, таких как «Восток», — говорит Максим Ерохин, руководитель исследования. — В будущем это может помочь в лечении нейрогенетических заболеваний.

Мы нашли только часть регуляторов, — добавляет Дарья Четверина. — Возможно, есть и другие белки, которые формируют петли ДНК. А еще интересно проверить, сможет ли «Восток» работать в человеческих клетках.

Этот белок — еще один ключ к пониманию того, как ДНК управляет работой генов. Если научиться искусственно создавать петли в нужных участках, можно будет:

• Исправлять ошибки в генах, вызывающие болезни вроде аутизма или шизофрении.
• Улучшать методы генной терапии, делая ее более точной.
• Разрабатывать новые лекарства, которые будут влиять не на сам ген, а на его «упаковку».

Исследование проводилось на дрозофилах — их ДНК устроена проще, чем у человека. Не факт, что «Восток» работает так же в наших клетках. Кроме того, потеря 7% петель — не катастрофа, значит, есть дублирующие механизмы.

Ранее ученые создали технологию, которая переписывает ДНК.