Червь взрослеет по таймеру, который не перезапускается. Ученые называют это первыми «одноразовыми» часами
NewsMakerУ C. elegans часы просто отсчитывают этапы — и замолкают.
У крошечного червя C. elegans нашли внутренние часы, которые запускают взросление клеток по строгому расписанию. Если механизм сбивается, развитие останавливается не из-за нехватки генов или питательных веществ, а из-за нарушенного тайминга: нужные программы включаются не вовремя или не доходят до следующей стадии.
Профессор Cold Spring Harbor Laboratory Кристофер Хэммелл и его команда раньше показали, что развитие C. elegans движется за счет пульсов активности генов . Такие всплески должны запускаться один за другим и только один раз, чтобы клетки проходили стадии роста в правильном порядке. Главная загадка заключалась в том, какой механизм задает точное время для каждого пульса.
Теперь исследователи выяснили, что роль главных часов выполняет цепь обратной связи из двух известных белков: MYRF-1 и LIN-42. По словам Хэммелла, механизм работает как храповик: включает и выключает гены несколько раз во время развития, но движение идет только вперед. Команда называет найденную систему первым известным биологическим часом без повторяющегося цикла.
Обычные биологические часы часто связаны с ритмами, которые повторяются снова и снова, например с суточным циклом сна и бодрствования. В C. elegans найден другой принцип. Червю нужно пройти конечную последовательность этапов, где каждый шаг должен случиться в нужный момент и больше не повторяться. Нарушение порядка блокирует дальнейшее взросление.
Для проверки исследователи использовали классические молекулярные эксперименты, секвенирование ДНК и белков, а также ИИ-инструмент AlphaFold . Работа показала, что MYRF-1 запускает пульс активности генов и нужен для контрольной точки в конце каждой стадии развития. После начала пульса MYRF-1 активирует LIN-42, а LIN-42 регулирует силу и длительность генетического сигнала .
Когда ученые заблокировали MYRF-1, весь цикл развития нарушился. Хэммелл сравнил белок с мастером, который делает ключи, и одновременно с главным ключом для каждой стадии роста. Без правильного ключа очередной этап не открывается, и организм упирается в биологическую стену.
В работе также участвовала директор по исследованиям Cold Spring Harbor Laboratory Лимор Джошуа-Тор. Теперь группа изучает, как MYRF-1 и LIN-42 физически взаимодействуют между собой и как независимые клеточные часы синхронизируются во время нормального развития. Ученые видят, что цепь MYRF-1/LIN-42 работает во всех клетках, а отдельные клеточные таймеры идут согласованно, но механизм обмена сигналами пока остается открытым вопросом.
Понимание такой синхронизации может помочь в изучении генетических болезней и нарушений развития. Если ученые разберутся, почему клеточная программа останавливается на нужном или ошибочном этапе, у медицины появится больше данных о том, как направлять рост, созревание и специализацию клеток.
У крошечного червя C. elegans нашли внутренние часы, которые запускают взросление клеток по строгому расписанию. Если механизм сбивается, развитие останавливается не из-за нехватки генов или питательных веществ, а из-за нарушенного тайминга: нужные программы включаются не вовремя или не доходят до следующей стадии.
Профессор Cold Spring Harbor Laboratory Кристофер Хэммелл и его команда раньше показали, что развитие C. elegans движется за счет пульсов активности генов . Такие всплески должны запускаться один за другим и только один раз, чтобы клетки проходили стадии роста в правильном порядке. Главная загадка заключалась в том, какой механизм задает точное время для каждого пульса.
Теперь исследователи выяснили, что роль главных часов выполняет цепь обратной связи из двух известных белков: MYRF-1 и LIN-42. По словам Хэммелла, механизм работает как храповик: включает и выключает гены несколько раз во время развития, но движение идет только вперед. Команда называет найденную систему первым известным биологическим часом без повторяющегося цикла.
Обычные биологические часы часто связаны с ритмами, которые повторяются снова и снова, например с суточным циклом сна и бодрствования. В C. elegans найден другой принцип. Червю нужно пройти конечную последовательность этапов, где каждый шаг должен случиться в нужный момент и больше не повторяться. Нарушение порядка блокирует дальнейшее взросление.
Для проверки исследователи использовали классические молекулярные эксперименты, секвенирование ДНК и белков, а также ИИ-инструмент AlphaFold . Работа показала, что MYRF-1 запускает пульс активности генов и нужен для контрольной точки в конце каждой стадии развития. После начала пульса MYRF-1 активирует LIN-42, а LIN-42 регулирует силу и длительность генетического сигнала .
Когда ученые заблокировали MYRF-1, весь цикл развития нарушился. Хэммелл сравнил белок с мастером, который делает ключи, и одновременно с главным ключом для каждой стадии роста. Без правильного ключа очередной этап не открывается, и организм упирается в биологическую стену.
В работе также участвовала директор по исследованиям Cold Spring Harbor Laboratory Лимор Джошуа-Тор. Теперь группа изучает, как MYRF-1 и LIN-42 физически взаимодействуют между собой и как независимые клеточные часы синхронизируются во время нормального развития. Ученые видят, что цепь MYRF-1/LIN-42 работает во всех клетках, а отдельные клеточные таймеры идут согласованно, но механизм обмена сигналами пока остается открытым вопросом.
Понимание такой синхронизации может помочь в изучении генетических болезней и нарушений развития. Если ученые разберутся, почему клеточная программа останавливается на нужном или ошибочном этапе, у медицины появится больше данных о том, как направлять рост, созревание и специализацию клеток.