Как в нейронах «мамины» гены воюют с «папиными»

Феномен генного импринтинга, при котором происходит экспрессируется аллель только материнского или только отцовского происхождения, описан давно. Недавнее исследование, опубликованное в Molecular Cell, показало, что одна из самых удобных моделей для изучения этого необычного явления – это нейроны, полученные непосредственно из эмбриональных стволовых клеток. Оказалось, что экспрессия особого кластера микроРНК только с унаследованной от матери хромосомы необходима для правильного формирования синапсов.

Графический абстракт работы


Согласно постулатам классической менделевской генетики, характер проявления аллели не зависит от того, от кого из родителей она была получена – от матери или от отца. Тем не менее, известен ряд генов, у которых экспрессируется только материнская или только отцовская копия – этот феномен называют импринтингом. Сбой импринтинга, при котором аллель нужного происхождения не экспрессируется, может приводить к довольно серьёзным последствиям. Как показывают авторы статьи, недавно опубликованной в Molecular Cell, для способности нейронов к правильному формированию синапсов необходимо, чтобы особый кластер микроРНК – miR-379/410 – экспрессировался только с хромосомы, унаследованной от матери.

Экспериментальная работа проводилась с индуцированными нейронами, полученными непосредственно из эмбриональных стволовых клеток. Учёные показали, что с кластера микроРНК miR-379/410 транскрибируются микроРНК, которые подавляют экспрессию аллелей отцовского происхождения у некоторых генов, в частности, Plagl1и Peg3. МикроРНК комплементарно взаимодействуют с мРНК этих генов и привлекают к ним белки, разрушающие транскрипты-мишени. Если экспрессию материнской версии кластера miR-379/410 подавить, то с генов Plagl1и Peg3начинают активно синтезироваться соответствующие белки. Помимо этих двух генов, miR-379/410 влияет и на экспрессию гена Neurod1, поэтому отключение материнской версии miR-379/410 сказывается и на функционировании этого гена. Поскольку Plagl1, Peg3 и Neurod1 регулируют множество генов, связанных с формированием синапсов и другими аспектами функционирования нервных клеток, нейроны с выключенной материнской версией miR-379/410 хуже формируют связи друг с другом. Описанный пример может служить интересным примером избирательной экспрессии материнской аллели в нейронах.


Текст: Елизавета Минина

Amanda J. Whipple, Vincent Breton-Provencher, Hannah N. Jacobs, Udbhav K. Chitta, Mriganka Sur, Phillip A. Sharp. Imprinted Maternally Expressed microRNAs Antagonize Paternally Driven Gene Programs in Neurons. Mol Cell, 2020