Нервные клетки человека выжили после нашествия генетических паразитов

Нервные клетки человека выжили после нашествия генетических паразитов

Мобильные генетические элементы мешают работе генов, поэтому клетки обычно подавляют их с помощью метилирования ДНК, а в случае неудачи — гибнут. Шведские и немецкие ученые нашли клетки человека, которые, однако, выживают под натиском вырвавшихся на свободу ретротранспозонов, — это предшественники нервных клеток. Исследователи полагают, что подобная атака генетических паразитов может быть связана с развитием эпилепсии и аутизма.
 101 •
  0
21.07.2019

Мобильные элементы захламляют больше половины человеческого генома. Самые распространенные из них — ретротранспозоны LINE1, или L1, и каждый из нас носит в себе более полумиллиона их копий. Они напоминают ретровирусы своей способностью размножаться в клетке и перемещаться по ДНК, однако из 500 000 вариантов большинство бесплодны, а активно передвигаться могут лишь около сотни.

Перемещения транспозонов чаще всего доставляют клеткам одни неприятности: нарушают работу генов, вызывают мутации или приводят к старению. Поэтому в организме человека и других животных участки генома, где расположены L1, поддерживаются в скрученном состоянии — так до них не могут добраться белки, считывающие информацию с ДНК. В скручивании участвуют ферменты метилтрансфераза-1 (DNMT1): они навешивают на нить ДНК метильные группы, которые слипаются друг с другом, действуя на ДНК, как клей. Инактивация DNMT1, как правило, заканчивается для клетки смертью. По крайней мере, ни один тип клеток мыши и даже раковые клетки человека, несущие такую мутацию, оказываются нежизнеспособны.

Группа ученых из Швеции и Германии нашла человеческие клетки, которые могут выжить даже в ситуации, когда по их геному шастают освободившиеся ретротранспозоны. Исследователи выключили в них ген DNMT1 с помощью CRISPR/Cas9, их ДНК частично лишилась метильных групп, но они продолжили работать и размножаться. Этими клетками оказались предшественники нейронов.

Проведя перепись генов, которые стали активны в клетках после потери DNMT1 и метилирования, ученые обнаружили, что ретротранспозоны действительно вышли на свободу, но не все.

Активными стали только те копии L1, которые эволюционно моложе 12,5 миллиона лет, то есть появились у предков человека или даже у современных людей.

С одной стороны, это может быть связано с тем, что более старые варианты L1 успеть накопить мутации, которые мешают им полноценно работать. С другой стороны, можно предположить, что молодые ретротранспозоны играют какую-то особенную роль в нервной системе человека. Некоторые авторы даже предполагали раньше, что перемещение мобильных элементов по ДНК в клетках-предшественниках нейронов позволяет увеличить разнообразие работающих в них генов, что, в свою очередь, влияет на общую пластичность нейронных сетей в мозге.

Поскольку в отсутствие метилтрансферазы нить ДНК вокруг мобильных элементов раскрутилась, в клетках начали работать и расположенные рядом с ними гены. Многие из них оказались непосредственно связаны с работой нервной системы: они отвечали за общение между клетками и синаптическую передачу сигнала. Кроме того, среди генов, «прицепившихся» к ретротранспозонам, нашлись и те, что замешаны в развитии заболеваний нервной системы, в том числе эпилепсии и аутизма. Интересно, что и в других работах исследователи находили связь между мутациями в DNMT1 и неврологическими патологиями. Таким образом, можно предположить, что активность L1 в клетках определяет развитие у человека тех или иных болезней, а изменяться она может под действием мутаций в гене метилтрансферазы или мутаций в отдельных копиях ретротранспозонов, рядом с которыми расположены ключевые для болезни гены.

Источник: https://chrdk.ru/

Актуальное

Главное


Партнеры

Все партнеры