Исследование участков генома, вероятно, сыгравших важную роль в эволюции головного мозга человека и вовлеченных в механизм развития умственной отсталости, поддержано грантом Российского научного фонда. Ранее ученые ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» показали, что ген контактин-6 (CNTN6) в нейрогенезе человека начинает работать на самых ранних стадиях, а также, что размер мутации в этом гене очень сильно влияет на степень тяжести этой патологии.
«То, что крупные мутации приводят к драматическим последствиям, натолкнуло нас на мысль, что внутри гена могут быть функционально значимые элементы генома, которые влияют на ход нейрогенеза и на изучении которых и надо сосредоточиться», - рассказала руководитель нового проекта, младший научный сотрудник ИЦИГ СО РАН Татьяна Александровна Шнайдер.
Внимание ученых привлекли участки генома, известные как HAR-элементы (от английского Human accelerated regions). Эти области начали исследовать только в последние годы, и уже установлено, что они не претерпевали особых изменений на протяжении всей эволюции позвоночных. Однако у человека такие участки стали меняться с большой скоростью. Функционально большинство HAR являются энхансерами (регуляторные участки генома, стимулирующие активность генов) и располагаются преимущественно вблизи генов, регулирующих раннее развитие, в том числе головного мозга. Это и стало основой для гипотезы о том, что HAR-элементы стали одним из механизмов эволюции мозга, приведшей к развитию у предков современного человека речи и абстрактного мышления.
Два таких элемента есть в гене СNTN6. Для изучения их роли в нейрогенезе человека исследователи удалили из генома клеток участки, содержащие HAR, и вырастили из них церебральные 3D-органоиды (так называемые мини-мозги) — трехмерные ткани, которые по строению очень близки к отдельным частям настоящих органов. Первые результаты показали, что эффект от удаления получается довольно серьезным. Сейчас, в ходе проекта, поддержанного новым грантом, команда исследователей во главе с Татьяной Шнайдер хочет более детально изучить и описать, как выключение каждого элемента влияет на процесс нейрогенеза и может быть вовлечено в механизм развития умственной отсталости.
«На данном этапе это преимущественно фундаментальная наука. Но понимание механизмов возникновения и развития сложных и малоизученных патологий является необходимым условием для того, чтобы в будущем научиться с ними бороться», — подчеркнула исследовательница.
Также она отметила, что, благодаря особенностям гена CNTN6, моделирование заболеваний, вызванных мутациями в этом гене, позволяет изучать патологические механизмы сразу двух типов наследственных болезней. Первый — энханcеропатии, это недавно выделенная группа наследственных заболеваний, связанных с мутациями некодирующих участков ДНК, энхансерах. Второй тип заболеваний связан с вариацией числа копий генов, когда у пациента вместо положенных двух копий (по одной от каждого родителя) образуется три, или наоборот — всего один ген. Вероятнее всего, подавляющее большинство описанных клинических случаев, связанных с мутациями CNTN6, имеют характерные признаки обоих типов патологий. Теперь ученые намерены больше узнать о влиянии этих изменений в гене на процесс нейрогенеза у человека.
Пресс-служба ИЦиГ СО РАН
