Биологи из Cold Spring Harbor Laboratory обнаружили новые «биологические часы», которые управляют развитием живых организмов через систему координации роста и перехода к взрослой стадии.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Учёные изучали систему регуляции развития на примере круглого червя Caenorhabditis elegans, который широко используется в генетических исследованиях.
В эксперименте выяснилось, что развитие организма контролируют белки MYRF-1 и LIN-42. Они формируют обратную регуляторную петлю, которая задаёт алгоритм импульсов генетической активности. Эти импульсы стимулируют последовательность стадий развития и правильное включение генов в определённые моменты времени.
Ранее учёные не могли объяснить, как клетки многоклеточных организмов синхронизируют изменения своей идентичности без вреда для общего процесса роста. Новый белковый механизм действует как центральный таймер. Он строго регулирует активацию и подавление генов в течение развития.
Этот механизм не похож на классические биологические часы. Он работает по принципу однонаправленного процесса, напоминающего храповый механизм. Каждый генетический импульс активируется однократно и строго по порядку, что обеспечивает необратимость процессов роста и линьки.
Для исследования учёные использовали генетические методы, молекулярные эксперименты, секвенирование ДНК и белков, а также технологии искусственного интеллекта, такие как AlphaFold. Анализ показал, что белок MYRF-1 запускает цепочку реакций, которые активируют белок LIN-42. Последний регулирует продолжительность и интенсивность сигналов, определяя общий темп развития организма.
Эксперименты показали, что подавление активности белка MYRF-1 серьёзно нарушает процесс развития червей, фактически останавливая их жизненный цикл. Вероятно, эти клеточные «часы» синхронизированы во всех клетках организма. Однако механизмы их взаимодействия требуют дополнительного изучения.