Un nou ceas genetic descoperit funcționează ca un cronometru pentru dezvoltarea organismului, gestionând izbucnirile de activitate genică necesare creșterii. Oamenii de știință au aflat că atunci când acest ceas suferă o defectare, dezvoltarea se oprește brusc.
Cercetătorii de la Laboratorul Cold Spring Harbor (CSHL) au identificat acum ceea ce pare a fi un ceas central al dezvoltării în micuțul vierme C. elegans. Această descoperire ajută la explicarea modului în care celulele știu exact când să activeze programe genetice esențiale în timpul proceselor de creștere și dezvoltare.
Cercetările anterioare realizate de profesorul CSHL Christopher Hammell și colegii săi au arătat că dezvoltarea în C. elegans este impulsionată de izbucniri sau pulsații de activitate genică. Rămânea, totuși, neclar cum erau sincronizate acele pulsații cu o precizie atât de mare.
Noua cercetare relevă că două proteine deja cunoscute de oamenii de știință, MYRF-1 și LIN-42, formează un circuit de feedback care acționează ca un ceas central al dezvoltării. Împreună, ele determină momentul în care începe fiecare pulsație a expresiei genetice și durata acesteia.
Conform cercetătorilor, acesta este primul exemplu de ceas biologic conceput să funcționeze printr-o secvență finită de evenimente, în loc să se repete în mod continuu.
„Acesta este ceasul central pentru toate celulele viermelui”, explică Hammell. „Este responsabil pentru coordonarea unei serii finite de pulsații secvențiale ale expresiei genetice, care trebuie să aibă loc o singură dată și în ordine, pentru o progresie adecvată a dezvoltării. Este ca un mecanism cu clichet. Pornind și oprind genele de mai multe ori în timpul dezvoltării, dar, în cele din urmă, se îndreaptă într-o singură direcție.”
Un cronometru al dezvoltării
Pentru a descoperi modul în care funcționează sistemul, echipa a combinat experimente tradiționale de biologie moleculară cu secvențierea ADN-ului, secvențierea proteinelor și instrumentul de inteligență artificială AlphaFold, după cum scrie SciTechdaily.
Rezultatele obținute au arătat că MYRF-1 joacă mai multe roluri esențiale în timpul dezvoltării. Proteina facilitează declanșarea fiecărui nou val de activitate genică și este, de asemenea, necesară pentru punctul de control ce marchează sfârșitul fiecărei etape de dezvoltare. Odată ce începe o pulsație de expresie genică, MYRF-1 activează proteina LIN-42. Ulterior, LIN-42 reglează intensitatea acelei pulsații și durata ei.
Atunci când cercetătorii au blocat MYRF-1, întregul proces de dezvoltare a colapsat, demonstrând cât de crucială este această proteină pentru a menține creșterea pe drumul corect.
„Nu am mai întâlnit așa ceva până acum”, afirmă Hammell. „MYRF-1 face parte din acest ceas de autoreglare central pentru toate celulele, dar funcționează ca o cheie universală pentru fiecare etapă de creștere. Fără cheia adecvată pentru fiecare etapă, dezvoltarea se lovește de un zid și nu poate avansa.”
Indicii despre tulburările de dezvoltare și bolile genetice
Echipa de cercetare, care include și directoarea de cercetare a CSHL, Leemor Joshua-Tor, examinează acum modul în care MYRF-1 și LIN-42 interacționează fizic și dacă ceasurile celulare individuale comunică între ele în timpul dezvoltării.
„Circuitul MYRF-1/LIN-42 funcționează în toate celulele”, menționează Hammell. „Și fiecare dintre aceste ceasuri celulare independente pare a fi sincronizat atunci când observi o dezvoltare normală. Dar comunică ele între ele? Nu ne-am gândit niciodată profund la această întrebare până acum.”
Răspunsul la această întrebare ar putea contribui
