Изменения, происходящие «на молекулярном уровне» в процессе развития мозга очень похожи у разных групп приматов

Ученые из Сколтеха совместно с учеными из Китая изучили процесс регуляции работы генов в префронтальной коре головного мозга у человека, макаки и шимпанзе на разных стадиях развития: от новорожденных до зрелых особей. Исследования показали, что изменения, происходящие у разных приматов в мозге на разных стадиях развития, очень консервативны и похожи. Судя по всему, события, происходящие в мозге на этих этапах, настолько важны, что движущие силы эволюции действуют на них очень медленно.Результаты исследования опубликованы в журнале RNA

Credit: public domain


Для изучения работы генов ученые выбрали один из самых интересных процессов, происходящих в наших клетках, – альтернативный сплайсинг. Альтернативный сплайсинг – процесс, при котором куски продуктов одного и того же гена по-разному соединяются друг с другом, образуя в итоге разные варианты молекулы матричной РНК, непосредственно кодирующей белок. Таким образом альтернативный сплайсинг может позволить одному гену кодировать несколько различных белков. По современным представлениям альтернативному сплайсингу подвергается 95% всех генов у млекопитающих в части случаев это приводит к появлению альтернативных белков

Предыдущие исследования показали, что для многих генов альтернативный сплайсинг меняется, как при нормальном развитии, так и в результате болезни, и эти изменения играют важную роль в работе организма. Другие исследования показали, что альтернативный сплайсинг быстро меняется в ходе эволюции. Если сравнивать альтернативный сплайсинг в разных тканях одного организма и в одной и той же ткани у разных видов, то различий в первом случае, как ни странно, будет меньше. Эти два наблюдения ставят новый интересный вопрос: Может ли альтернативный сплайсинг нести в себе важные функции, если он так быстро эволюционирует? Ученые привыкли, что механизмы, отвечающие за самые важные процессы в нашем организме, очень эволюционируют медленно и крайне консервативны на протяжении миллионов лет: они слишком важны, чтобы меняться.

В своем последнем исследовании ученые из Сколтеха и Шанхайского университета проанализировали альтернативный сплайсинг на выборке из 168 образцов мозга людей, шимпанзе и макак-резус. Исследовалась префронтальная кора головного мозга – самая загадочная часть коры больших полушарий, отвечающая за сложную мыслительную активностьнапример, за составление планов действий и принятие решенийУченых интересовало, как меняется альтернативный сплайсинг в процессе развития живого организма. Ведь может быть именно выбор альтернативного варианта того или иного белка отвечает за отличия между человеком и обезьяной?

Выяснилось, что отличий в сплайсинге между отдельными видами гораздо больше, чем отличий между различными стадиями развития. Однако, хотя изменения в ходе развития происходят не так часто, они очень консервативны во всех трех изученных видах. Ученым удалось обнаружить мутации, объясняющие большинство сильных межвидовых отличий сплайсинга, и определить более двадцати белков регулирующих его возрастные изменения. Интересно, что, несмотря на высокую консервативность альтернативного сплайсинга, продемонстрированную учеными, у человека было обнаружено больше возрастных изменений альтернативного сплайсинга по сравнению с другими приматами.

Михаил Гельфанд, профессор Сколтеха: «Известно, что человек, по сравнению с другими приматами, рождается на свет недоношенным. Можно предположить, что специфические для человека варианты, которые мы наблюдаем, характерны для более ранних этапов формирования мозга и вносят вклад в пластичность мозга, характерную для человека.»

Альтернативный сплайсинг считается очень важным механизмом, играющим ключевую роль в развитии нервной системы. Нам было интересно, может ли он так сильно меняться от вида к виду, как было показано в более ранних исследованиях? Похоже, что на самом деле важная часть сплайсинга меняется вовсе не так быстро, как казалось ранее! – рассказывает первый автор исследования, научный сотрудник Сколтеха Павел Мазин.


Текст: пресс-служба Сколтеха

Conservation, evolution, and regulation of splicing during prefrontal cortex development in humans, chimpanzees and macaques

Pavel V Mazin, Xi Jiang, Ning Fu, Dingding Han, Meng Guo,Mikhail S Gelfand and Philipp Khaitovich

RNA 2018.

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *