Учёные: Для нормального развития мозга нужно "молчание" ряда генов

Учёные из Политехнического университета Виргинии провели анализ состояния генов в отдельных нервных клетках и обнаружили, что в нормально развитом мозге человека можно выделить группы клеток, в которых метилированы некоторые участки ДНК. По мере взросления таких участков становится всё больше. Метилирование области ДНК делает гены, лежащие в ней, менее доступными для ферментов. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Исследователи анализировали метилом нервных клеток мозга людей возрастом от нескольких дней до 25 лет. Метилом включает в себя не только нуклеотиды ДНК, но и другие вещества, с которыми связана дезоксирибонуклеиновая кислота. Например, это могут быть метильные группы, а ДНК с метильными группами на ней называется метилированной. От состава и расположения на ДНК таких веществ зависит интенсивность работы тех или иных генов. Анализ проводили методом hairpin bisulphite sequencing — секвенирования шпилек с предварительной обработкой бисульфатом. Этот метод позволяет определить уровень метилирования генов.

Выяснилось, что с возрастом гены, кодирующие ряд ферментов, становятся всё более метилированными. Ферменты, чьи гены оказываются заблокированными, отвечают за образование памяти на клеточном уровне и активны только в мозге. Это, например, CAMK2A. В нейронах различных участков коры мозга были метилированы разные гены. Особенно много вариантов в этом смысле было во фронтальных областях коры, отвечающих за принятие решений.

Работа показывает, что метилирование ещё важнее для развития млекопитающих, чем считалось ранее. Если мы определим закономерности, по которым метилированию подвергаются те (а не иные) гены в нейронах, то сможем направлять развитие предшественников нервных клеток так, чтобы избежать ряда нарушений развития мозга. В число таких нарушений входит, например, аутизм.

Экспрессия (работа) генов регулируется специальными белками, которыеизменяют доступность участков ДНК для определённых ферментов. Такая регуляция называется эпигенетической модификацией. Эпигенетические модификации ДНК тоже могут передаваться по наследству, но не ведут к изменению последовательностей нуклеотидов в ней. Один из способов эпигенетического воздействия на ДНК — метилирование, то есть присоединение к молекуле метильных групп. Когда белки присоединяют к ДНК метильные группы, ген становится сложнее экспрессировать. То есть, последовательность нуклеотидов в гене может быть нормальной, но белок, кодируемый этим геном, образовываться в необходимых количествах не будет.