Изменения, происходящие «на молекулярном уровне» в процессе развития мозга, очень похожи у разных групп приматов
Исследования показали, что изменения, происходящие у разных приматов в мозге на разных стадиях развития, очень похожи. Судя по всему, события, происходящие в мозге на этих этапах, настолько важны, что движущие силы эволюции действуют на них очень медленно.
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.
Для изучения работы генов ученые выбрали один из самых интересных процессов, происходящих в наших клетках, – 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, 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 активность, например, за составление планов действий и принятие решений.
Ученых 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.
Результаты исследования опубликованы в журнале RNA.
Telegram 
Дзен 
VK 
