Очень мало известно о том, как регулируется наступление полового созревания у людей, но открытие нового гена у круглого червя C. elegans может быть «недостающим звеном», которое определяет, когда пора совершать этот переход от подростка ко взрослому человеку. Результаты исследования опубликованы в научном журнале eLife.
Актуальность проблемы
Переход от подросткового к взрослому возрасту характеризуется не только изменением морфологии тела, созреванию половых признаков, но и преобразованием нервной системы. У людей созревание головного мозга в подростковом возрасте связано с повышенной уязвимостью к различным психоневрологическим расстройствам, поэтому лучшее понимание этих процессов важно для изучения психического здоровья, а также базовой нейробиологии. C. elegans давно используется исследователями для понимания фундаментальных механизмов в биологии. Многие открытия, сделанные с использованием этих червей, применимы ко всему животному царству, и это исследование привело к более широкому пониманию биологии человека. Фактически, три Нобелевских премии в области медицины и химии были присуждены за открытия с участием C. elegans.
Известно, что два гена, LIN28 и MKRN3, связаны с преждевременным половым созреванием у людей. У детей в возрасте 6 лет может развиться взрослый характер. Эти гены обнаружены у всех животных, включая C. elegans, у которых они также контролируют переход от подросткового до взрослого возраста. До нового открытия не было ясно, как эти 2 гена связаны между собой.
Результаты научной работы
Ученые из Университета Рочестера (University of Rochester) определили новый механизм синхронизации развития, включающий длинную некодирующую РНК в микроскопическом круглом черве C. elegans. В исследовании выявлен удивительный новый молекулярный механизм, который контролирует время половых изменений в морфологии тела, созревании нервных цепей и поведении.
Авторы исследования определили новый ген, который при нарушении задерживает переход от ювенильной стадии развития C. elegans ко взрослой. Удивительно, но этот ген, называемый lep-5, не действует как большинство генов. Вместо этого он функционирует как длинная некодирующая РНК (lncRNA), недавно открытый класс генов, функции которых остаются в значительной степени загадочными. Исследователи заметили, что lncRNA важна для стимулирования перехода от подростка ко взрослому путем непосредственного взаимодействия с LIN-28 и LEP-2, геном C. elegans, сходным с MKRN3. Поскольку человеческие версии генов LEP-2 и LIN-28 участвуют в определении времени полового созревания, новое исследование предполагает, что пока еще не обнаруженная lncRNA может быть существенной для этого процесса у людей. Исследователи обнаружили, что круглые черви, несущие мутации в lep-5, становятся физически зрелыми, но их нервная система остается на ювенильной стадии, а их хвостовая часть сохраняет ювенильную форму.
Что касается изменений в поведении, путь регулирует это время, действуя в самой нервной системе, а не в ткани, которая посылает сигналы в нервную систему. Более того, отдельные нейроны управляют своими собственными часами развития. Временной «пульс» активности lep-5 во время ювенильной стадии приводит к тому, что LIN-28 становится неактивным, что позволяет переходить во взрослую жизнь.
Выводы
Продолжение исследований механизмов, определенных в этих исследованиях, поможет ученым лучше понять, каким образом генетические сигналы и факторы окружающей среды регулируют переход человека к взрослой жизни.
Авторы другого исследования утверждают, что марихуана вызывает раннюю половую зрелость и задержку роста у мальчиков.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
