Исследователи из Института биологии гена РАН совместно с зарубежными коллегами обнаружили в нейронах мухи-дрозофилы ранее неизвестный белок, названный Vostok. Этот белок играет ключевую роль в управлении пространственной структурой ДНК и потенциально может применяться в лечении наследственных неврологических заболеваний. Информация об этом открытии была предоставлена Российским научным фондом (РНФ).
Установлено, что выявленный белок способен связываться с заданными последовательностями ДНК, формируя специфические петли. Такие петли критически важны для корректного функционирования генов, особенно тех, что регулируют развитие нервной системы.
По данным экспертов РНФ, клеточная ДНК обладает сложной объемной структурой, определяющей активность различных генов. Механизмы образования ДНК-петель, обеспечивающих взаимодействие регуляторных белков с целевыми генами и их активацию, до сих пор были изучены недостаточно.
Используя методы компьютерного анализа, ученые из московского Института биологии гена РАН и Принстонского университета (США) выявили в геноме нейронов дрозофилы короткий повторяющийся сегмент. Этот сегмент часто присутствует в областях, ответственных за формирование петель ДНК, и служит местом связывания для нового открытого белка.
Поскольку петли ДНК графически изображаются как дуги, напоминающие траекторию полета космического аппарата, исследователи решили назвать новый белок Vostok, отдавая дань уважения первому пилотируемому кораблю.
Для изучения функций белка Vostok исследователи модифицировали геном личинок дрозофилы методом CRISPR-Cas9, «отключив» соответствующий ген. В результате количество ДНК-петель у таких мутантных особей сократилось на 7%.
Максим Ерохин, возглавляющий группу биологии хроматина в Институте биологии гена РАН, отметил: «Наше исследование подтверждает, что сложная трехмерная организация ДНК находится под строгим контролем ДНК-связывающих белков, и белок Vostok является одним из них».
По мнению Ерохина, глубокое понимание механизмов формирования ДНК-петель открывает перспективы для развития генной терапии. Управление процессом петлеобразования в будущем может позволить корректировать нарушения в работе генов, вызывающие наследственные заболевания нервной системы.
Дарья Четверина, руководитель группы эпигенетики ИБГ РАН, добавила: «Поскольку мутации генов Vostok и GAF приводят к потере лишь около 15% ДНК-петель, вероятно, в геноме дрозофилы присутствуют и другие белки со аналогичными функциями. Выявление этих белков является одной из наших приоритетных задач на будущее».
Исследователи также рассматривают возможность применения белка Vostok для целенаправленного формирования ДНК-петель в человеческих клетках в рамках будущих терапевтических подходов.
Итоги данной работы, поддержанной грантом РНФ, были опубликованы в научном журнале Molecular Cell.
