16 октября 2020 года

Новое исследование нейробиологов из Оксфордского университета показывает, что мобильные генетические элементы, которые были активны в геномах наших предков, могли быть тесно связаны с важными функциями нашего мозга и могли помочь разнообразить наше поведение, познание и эмоции.

Геном человека содержит инструкции по созданию и поддержанию всех клеток в нашем организме. Мы наследуем это «руководство по клеткам» от родителей и передаем нашим детям. Ошибки в этом руководстве могут изменить свойства клеток и вызвать заболевания, включая рак. Более половины нашего генома состоит из «мусорной» ДНК, большая часть которой состоит из потенциально мобильных частей, называемых транспозонами или «прыгающими генами», которые, как считается, произошли от древних вирусов.

Транспозоны можно рассматривать как «отдельные страницы» в нашем руководстве по клеткам, потому что они могут менять свое положение, а их распределение в геноме каждого человека отличается. Транспозоны, встроенные в гены, могут нарушить их функцию и нарушить важные клеточные процессы. Однако совсем недавно было высказано предположение, что транспозоны могут также играть более полезную роль в нашем организме, например, в связи между различными клетками нашего мозга.

Исследователи из Центра нейронных цепей и поведения в Оксфорде теперь использовали современное одноклеточное секвенирование мозга плодовых мушек, хорошо зарекомендовавшего себя модельного организма в нейробиологии, чтобы исследовать активность транспозонов в мозг на беспрецедентном уровне детализации. Этот новый анализ показал, что транспозоны не были одинаково активны во всем мозгу мух, а скорее демонстрировали очень разные паттерны экспрессии. Более того, эти паттерны были тесно связаны с генами, расположенными рядом с транспозонами. Это указывает на то, что транспозоны могут играть важную альтруистическую роль в нашем организме.

Для дальнейшего исследования ведущий автор доктор Кристоф Трейбер создал новые программные инструменты для углубленного анализа экспрессии транспозонов. Вместе с профессором Скоттом Уодделлом Трейбер обнаружил, что сегменты транспозонов часто являются частями информационных РНК нервных генов, что предполагает, что эти «прыгающие гены» могут часто изменять нервную функцию. Транспозоны изменили гены, которые, как известно, играют роль в широком спектре свойств и функций клеток мозга, включая цикл сна-бодрствования и формирование воспоминаний. Важно отметить, что отдельные транспозоны создали множество дополнительных версий этих генов, которые различались у разных животных.

Мы знаем, что геномы животных эгоистичны, и изменения, которые не приносят пользу, часто не преобладают. Поскольку транспозоны являются частью сотен генов каждой из рассмотренных нами линий мух, мы думаем, что эти физические связи, вероятно, представляют собой преимущество для мух. Теперь мы хотим понять влияние этих новых аллелей на поведение отдельных животных. Транспозоны могут расширить диапазон нейронных функций в популяции мух, что, в свою очередь, может позволить некоторым людям более творчески реагировать в сложных ситуациях. Кроме того, наш предварительный анализ показывает, что транспозоны могут играть аналогичную роль в нашем мозгу. Поскольку каждый человек имеет уникальный транспозонный «отпечаток пальца», наши выводы могут иметь отношение к необходимости персонализировать фармакологическое лечение пациентов с неврологическими заболеваниями »

Доктор Кристоф Трейбер, ведущий автор, Оксфордский университет