В генах мозга обнаружили длинные вставки, отвечающие за эволюцию

ТАСС, 30 июня. Российские молекулярные биологи и математики обнаружили, что в некоторых генах, которые связаны с развитием и работой мозга человека и других млекопитающих, содержится много необычно длинных интронов – вставок внутри генов. Это ускоряет их эволюцию, пишет пресс-служба МФТИ со ссылкой на статью в научном журнале PLOS ONE.

"Этот механизм обеспечивает ускоренную эволюцию межклеточных и мембранных белков у животных. Это в особенности касается наиболее "молодых" из них – белковых молекул, обеспечивающих передачу нервных импульсов в клетках мозга", – рассказал один из авторов работы, сотрудник Института математических проблем биологии РАН и МФТИ Евгений Баулин.

Геномы человека и шимпанзе совпадают на 99%. Однако наши нервные системы развиваются совершенно по-разному и в старости страдают от разных проблем. Это мешает использовать человекообразных приматов для того, чтобы изучать на них болезни и выяснять историю того, как человек научился членораздельно говорить и мыслить.

За последние годы биологи нашли множество отвечающих за развитие мозга генов, структура которых у человека и шимпанзе отличается друг от друга. Однако те участки ДНК, которые отвечают за необычайно крупные по сравнению с остальным телом размеры нашего мозга, ученые так и не нашли.

Сейчас ученые предполагают, что причина отличия двух видов кроется не столько в структуре генов, сколько в том, насколько различается активность этих генов во время формирования зародыша и роста ребенка.

Баулин и его коллеги выяснили, по какому механизму могут появляться подобные различия. Для этого они проанализировали, как были устроены различные гены, связанные с работой и формированием мозга в геноме человека и мышей.

Генетические "дирижеры" эволюции

В частности, ученых интересовало то, как много в подобных сегментах ДНК может быть различных типов интронов – вставок между значащими частями гена. Когда клетка считывает генетическую информацию, интроны не считываются и, таким образом, не влияют на структуру белка. При этом они влияют на так называемый альтернативный сплайсинг.

Так ученые называют процесс избирательного чтения одного и того же гена, благодаря которому один участок ДНК может хранить в себе инструкции по сборке разных типов похожих, но при этом разных белковых молекул. Интроны очень изменчивы, поэтому ученые задумались о том, какую роль разные типы подобных вставок могут играть в эволюции мозга.

Анализируя их структуру, математики и биологи обнаружили необычную закономерность. В определенной категории генов они нашли необычно длинные интроны, в которых было несколько десятков тысяч "букв"-нуклеотидов. Они были вставлены после первого нуклеотида в блоке, который управляет производством произвольной аминокислоты в начальной части гена.

Проанализировав структуру и функции этих участков ДНК, ученые выяснили, что большинство из них было связано с конкретным аспектом работы мозга. Гены с подобными длинными вставками внутри кодирующих участков чаще всего были задействованы в работе нервных окончаний и передаче сигналов между нервными клетками.

В общей сложности Баулин и его коллеги нашли 153 участков ДНК подобного рода. Часть из них была связана с развитием шизофрении и других расстройств психики.

Подобное положение интронов, как считают ученые, не было случайным, так как они располагались рядом с ключевой частью этих белковых молекул, так называемым сигнальным пептидом. Он играет роль "маршрутной карты" для клетки и заставляет ее транспортировать это вещество в другой ее регион или выделить белок в окружающую среду, где его считает другой нейрон.

Сам интрон, в свою очередь, регулирует активность того гена, в котором он находится, влияя на то, насколько активно нервная клетка будет считывать этот участок генома. В прошлом это вкупе с его высокой изменчивостью могло помогать ускоренной эволюции генов, которые связаны с работой и ростом мозга животных и предков человека, заключают ученые.

Источник: https://nauka.tass.ru

В данной статье мы постарались собрать все основные и актуальные новости из СМИ о данном событии.

Ученые обнаружили в генах мозга избыток особых длинных интронов

Ученые из Института математических проблем биологии РАН и МФТИ во время нового исследования обнаружили ранее неизвестные особенности генов, которыми объясняется избыток особых длинных интронов мозга.

Эксперты проанализировали соотношение длины и фазы интронов у мыши и человека. Это помогло исследователям обнаружить группу генов, содержащую много длинных интронов, которые связаны с передачей в мозгу нервного импульса. Наличие интронову группы генов объясняется наличием сигнального пептида – белков особой аминокислотной последовательности.

Ранее МедиаПоток писал, что нейрофизиологи из Университета Джонса Хопкинса (США) изучили работу мозга человека, который не способен видеть цифры.

Источник: https://potokmedia.ru

В генах мозга обнаружили длинные вставки, отвечающие за эволюцию

Проанализировав структуру генов, отвечающих за развитие и работу мозга, российские ученые нашли в них длинные вставки – интроны, которые мозги в прошлом влиять на ускоренную эволюцию.

В генах мозга обнаружили длинные вставки, отвечающие за эволюциюpixabay.com-

Молекулярные биологи и математики Института математических проблем биологии РАН и МФТИ выяснили, что в определенных генах, ответственных за развитие головного мозга человека и других видов млекопитающих есть длинные вставки – интроны. Именно они ускоряют эволюцию генов, сообщается в исследовании, опубликованном журналом Plos One.

Хотя геномы человека и шимпанзе совпадают на 99%, нервные системы этих видов развиваются разным образом, поэтому при старении в них возникают абсолютно разные проблемы. По этой причине в настоящее время довольно сложно использовать приматов для изучения заболеваний и выяснения этапов возникновения речи и мышления у современного человека.

Хотя биологам удалось найти множество отвечающих за развитие мозга генов, структура которых у человека и шимпанзе различается, главные участки ДНК, ответственные за очень крупные по сравнению с телом размеры человеческого головного мозга, обнаружены не были. Поэтому ученые сделали вывод о том, что различия между двумя видами обусловлены не столько структурой генома, сколько активностью определенных генов на разных этапах развития зародыша и роста уже рожденного ребенка.

Евгений Баулин и его научная группа выполнили анализ устройства различных генов, имеющих отношение к работе и развитию головного мозга человека и мыши. Так им удалось понять, как появляются подобные отличия.

Исследователям стало интересно, какую роль в процессе развития играют вставки между значащими частями генов. Интроны не влияют на структуру белка, поскольку при считывании генетической информации клетками они не считываются, однако они могут оказывать влияние на альтернативный сплайсинг.

Альтернативный спласинг – это процесс избирательного чтения одного гена, благодаря которому он может контролировать сборку нескольких типов белковых молекул, похожих между собой.

Изучая структуру интронов, исследователи выяснили, что в одной из категорий генов они необычайно длинные и расположены интересным образом: после первого нуклеотида в блоке, управляющем продуцированием произвольной аминокислоты в начале гена.

Оказалось, что каждый из таких участков ДНК был связан с определенной частью работы головного мозга. Чаще всего они были связаны с работой нервных окончаний и передачей сигналов между нервными клетками. Всего ученые нашли 153 подобных участка ДНК, при этом некоторые из них имели отношение к развитию шизофрении и других психических заболеваний.

Поскольку интроны стояли рядом с сигнальным пептидом – ключевой частью белковых молекул, их расположение неслучайно, считают исследователи. Сигнальный пептид, подобно маршрутной карте, заставляет клетку перемещать вещества между ее частями или выделять его наружу, позволяя считывать другим нейронам. А интрон определяет степень активности гена, в котором находится, позволяя нервной клетке считывать этот участок ДНК более или менее активно.

Исследователи полагают, что в прошлом этот механизм вместе с высокой изменчивостью мог стимулировать ускоренную эволюцию генов, связанных с ростом и работой головного мозга предков современного человека и разных видов животных.

Юлия Воронцова

Подпишитесь и получайте новости первыми

Новости партнеров

Источник: https://newinform.com

Смотрите видео: Память и обучение: как это работает? Ася Казанцева

Оцените статью
Добавить комментарий