Геном человека содержит около 20 000-25 000 генов, кодирующих белок, что удивительно похоже на количество генов у червей и мух. Откуда взялась сложность нашего организма и поведения? Во многих генах кодирующие области, называемые "экзоны" разделены вмешательством "интроны". Млекопитающие могут существенно увеличить свою молекулярную сложность за счет удаления интронов и объединения экзонов комбинаторным способом. Этот процесс известен как "альтернативное сращивание" и позволяет одному гену генерировать несколько вариантов белка, что особенно распространено в головном мозге млекопитающих. Однако насколько альтернативный сплайсинг увеличивает количество функционально важных белков в отдельных нейронах, остается открытым вопросом.
Новое исследование Центра нейробиологии развития (CDN) при IoPPN Королевского колледжа Лондона, проведенное в сотрудничестве с Медицинской школой Duke-NUS, Сингапур и Департаментом биоинформатики и вычислительной биологии, Genentech, США, предполагает, что нейроны часто совместно экспрессируются функционально разные альтернативные продукты из того же гена. В конкретном примере этого сценария совместное появление двух альтернативных вариантов фактора клеточной полярности Cdc42 в одном нейроне было необходимо для правильного развития одного аксона и нескольких функциональных дендритов. Фундаментальное значение этого открытия заключается в том, что альтернативный сплайсинг может помочь отдельным клеткам увеличить разнообразие их белковых продуктов, тем самым облегчая приобретение сложных форм и функций.
"Другим важным аспектом нашего исследования является то, что, по крайней мере для некоторых генов, коэкспрессия продуктов альтернативных генов, по-видимому, является активно регулируемым процессом, а не просто результатом "шум сращивания". сказала Карен Яп из CDN и первый автор исследования.
Доктор Евгений Макеев, последний автор CDN, сказал: "Мы убеждены, что дополнительные исследования в этой области еще больше подчеркнут функциональную важность коэкспрессии изоформ на одноклеточном уровне".
Важно отметить, что генетические модификации, блокирующие альтернативный сплайсинг Cdc42 у мышей, приводят к неправильно сформированным аксонам и дендритам и, в конечном итоге, к структурным и поведенческим аномалиям. Это говорит о том, что сбалансированная коэкспрессия двух вариантов Cdc42 необходима для правильного развития мозга. Дальнейшая работа по изучению этой возможности, вероятно, позволит по-новому взглянуть на механизмы, необходимые для благополучия человека и не регулируемые при заболеваниях.