Секретный механизм того, как клетка одного животного может быть значительно более сложной, чем аналогичная клетка другого животного, по-видимому, связан с белками и их способностью управлять «событиями» в ядре клетки.Исследование, проведенное биохимиком доктором Колином Шарпом и его коллегами из Портсмутского университета, опубликовано в PLoS One.
Доктор Шарп сказал: «Большинство людей согласны с тем, что млекопитающие, и в частности люди, сложнее червя или плодовой мухи, не зная, почему. Этот вопрос уже давно не дает покоя мне и другим.
«Одним из распространенных показателей сложности является количество различных типов клеток в организме животного, но мало что известно о том, как достигается сложность на генетическом уровне. Общее количество генов в геноме не является драйвером, это значение лишь незначительно варьируется в зависимости от многоклеточные животные, поэтому мы искали другие факторы ».
Доктор Шарп и студентка MRes Даниэла Лопес Кардосо исследовали большие объемы данных из геномов девяти животных — от людей и макак до червей-нематод и плодовой мухи, и подсчитали, насколько разнообразны они на генетическом уровне.Они обнаружили небольшое количество белков, которые лучше взаимодействовали с другими белками и с хроматином, упакованной формой ДНК в ядре клетки.
«Эти белки, по-видимому, являются отличными кандидатами на то, что лежит в основе чрезвычайно разной степени сложности у животных», — сказал доктор Шарп.«Мы ожидали идентифицировать гены, которые напрямую взаимодействуют с ДНК, чтобы регулировать другие гены, но этого не произошло. Вместо этого мы идентифицировали гены, которые взаимодействуют с« хроматином ».«Наши результаты предполагают, что повышенная способность определенных белков взаимодействовать друг с другом регулирует динамическую организацию хроматина в ядре как компонент сложности животных».
По его словам, результаты имеют значение, потому что ученые-биомедики зависят от лучшего понимания болезней человека, изучая их на животных. Хотя это имеет значение, существует основная проблема, заключающаяся в том, что модель на животных может быть слишком простой, чтобы быть полезной, что результаты, наблюдаемые на более простом животном, могут не коррелировать с тем, что происходит на более сложном животном.Понимание внутренних различий в том, как животные организованы на генетическом уровне, и ограничений интерпретаций, которые это накладывает, обеспечит более рациональный выбор подходящих животных моделей в биомедицине.Предыдущее исследование доктора Шарпа и его команды показало, что три фактора лежат в основе того, что белки, созданные одним геном — NCoR, более разнообразны у сложных животных, таких как люди, по сравнению, например, с морскими ежами:- Дупликация генов, хотя общее количество генов в геноме существенно не меняется, некоторые конкретные гены дублируются один или несколько раз, например, один ген NCoR у морского ежа и два у человека.
— Отдельные гены часто производят более одного белка. Информационная РНК (мРНК), которая связывает ген с белком, может обрабатываться «сплайсингом» для генерации ряда различных мРНК, каждая из которых кодирует родственный, но другой белок.
Например, ген морского ежа производит только один тип РНК, в то время как у человека ген NCoR2 производит более 30, и каждый, вероятно, выполняет свою функцию.- Большинство белков состоят из доменов, выполняющих определенную функцию.
Доктор Шарп и его команда обнаружили, что количество доменов увеличивается, опять же с NCoR, с одного у морских ежей до трех у людей.