Каждый день в нашем теле происходит около 330 миллиардов делений клеток — без этого мы просто не смогли бы жить. Этот процесс, называемый клеточным циклом, появился еще у древнейших бактерий: клетка удваивает свое содержимое и делится на две дочерние. Но у сложных организмов механизм стал гораздо тоньше. Ученые из EPFL — Ромен Форе и Сирил Пульвер — решили выяснить, какую роль в этом процессе играют гены, возникшие недавно в ходе эволюции.

Результаты опубликованы в издании Cell Genomics.

Ученые совместили биологию клеточного цикла с геномикой и составили детальную карту активности генов во время деления. Их коллега Алекс Ледер помог проанализировать данные CRISPRi, распределив почти 2 миллиона клеток по фазам цикла. Главный фокус был на генах, кодирующих транскрипционные факторы — белки, которые включают и выключают другие гены.

Транскрипционные факторы — это белки, которые, как дирижеры, управляют активностью генов. Они связываются с ДНК и решают, какие гены будут работать в данный момент, а какие «молчать».

Оказалось, что некоторые из этих факторов, критически важных для точного деления, появились совсем недавно. Например, ZNF519 есть только у приматов. Когда его «выключали», клетки начинали ошибаться при копировании ДНК и замедляли рост. Другой белок, ZNF274 (есть только у млекопитающих), контролировал, в какой момент перед делением удваиваются определенные участки генома.

Это исследование — не просто фундаментальное открытие. Оно помогает понять, почему у людей некоторые виды рака или нарушений развития протекают иначе, чем у других животных.

Польза исследования

• Рак: если новые гены регулируют деление клеток, их мутации могут провоцировать бесконтрольный рост опухолей.
• Эволюция: понимание, как усложнялся клеточный цикл, проливает свет на развитие многоклеточности.
• Генная терапия: знание механизмов ZNF519 и ZNF274 может помочь в лечении болезней, связанных с нарушением деления клеток.

Исследование сосредоточено на in vitro экспериментах с культивируемыми клетками. В живом организме регуляция цикла сложнее из-за межклеточных взаимодействий и гормональных сигналов. Возможно, роль новых генов в реальных тканях окажется иной.

Ранее ученые разгадали тайну организации бактерий перед делением клетки.