Различий на молекулярном уровне между приматами оказалось удивительно мало

Исследователи изучили процесс регуляции работы генов в префронтальной коре головного мозга у человека, макаки и шимпанзе на разных стадиях развития: от новорожденных до зрелых особей. Исследования показали, что изменения, происходящие у разных приматов в мозге на разных стадиях развития, очень консервативны и похожи. Судя по всему, такие изменения настолько важны, что движущие силы эволюции действуют на них очень медленно. Результаты исследования ученых из Сколковского института науки и технологий и Шанхайского университета опубликованы в журнале RNA.

Для изучения работы генов ученые выбрали 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, а также что альтернативный сплайсинг быстро меняется в ходе эволюции. Если сравнивать этот процесс 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 перед учеными вопрос: может ли альтернативный сплайсинг нести в себе важные функции, если он так быстро эволюционирует? Обычно механизмы, отвечающие за самые важные процессы в нашем организме, эволюционируют очень медленно: они слишком важны, чтобы меняться.

В последнем исследовании ученые проанализировали альтернативный сплайсинг на выборке из 168 образцов мозга людей, шимпанзе и макак-резусов. Исследовалась префронтальная кора головного мозга – 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.

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, чем у других приматов.

«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», – добавил один из авторов работы, профессор Сколтеха Михаил Гельфанд.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.