Физическое воздействие вызвало экспрессию генов

Сотрудники Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне проверили, как клетка человеческого организма будет реагировать на физическое воздействие при дыхании, физических упражнениях или создании звуков. Опубликованная в журнале Science Advances статья показывает, что при таких воздействиях в клетках начинается экспрессия неактивированных до этого генов.

«Мы обнаружили, что физическое воздействие может активировать гены без промежуточных звеньев, без ферментов или сигнальных молекул в цитоплазме, — рассказал руководитель исследовательской группы, профессор механики и инженерии Иллинойсского университета Нин Ван. — Мы также выяснили, почему некоторые гены могут быть активированы такими силами, а другие — нет».

Предыдущие исследования показали, что некоторые гены восприимчивы к физическим манипуляциям с клетками, но авторы новой работы первыми показали, что растяжение клеток само по себе может влиять на экспрессию генов. В новой работе исследователи заметили, что специальные ДНК-ассоциированные белки, называемые гистонами, играют центральную роль в этом процессе. Гистоны регулируют упаковку нитей ДНК, чтобы поместить их в ядро клетки.

Один из типов этих белков — гистоны H3, — по-видимому, предотвращает экспрессию генов в ответ на физическое воздействие при метилировании — модификации молекулы гистона путем добавления к ней метильной группы. Ученые наблюдали, что метилирование H3K9 было самым активным на периферии ядра, но сильно снижалось внутри его. Это значит, что гены внутри более отзывчивы на растяжение.

Исследователи обнаружили, что они могут регулировать экспрессию генов, реагирующих на воздействие, увеличивая или уменьшая степень метилирования гистона H3K9. Ученые также проверили, влияет ли частота приложенной силы на экспрессию генов, и обнаружили, что клетки наиболее восприимчивы к силам с частотами до 10–20 Герц.

«Живые клетки в человеческом теле испытывают воздействия различной частоты (например, дыхание, сердцебиение, ходьба, бег, прыжки и пение), обычно колеблющиеся от 0,2 до сотен герц, — говорит Ван. — Мы выяснили, что на самых высоких частотах клетки становились более жесткими, и ферменты, которые направляют транскрипцию генов, не могли связываться с ДНК. Мы можем объяснить это тем, что, чтобы выжить, в ходе эволюции клетки должны были научиться быстро реагировать на физические стимулы».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.