В развитии жизни есть ритм. Вырастание из крошечного кластера клеток во взрослый организм требует точного времени и контроля. Правильные гены должны активироваться в нужное время, на нужную продолжительность и в правильном порядке. Потеря ритма может привести к таким заболеваниям, как рак. Итак, что же поддерживает работу каждого гена?

Профессор лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) Кристофер Хэммелл обнаружил, что у червя К. Элеганс, у этого генетического оркестра нет единого дирижера. Вместо этого квартет молекул работает согласованно, определяя время каждой стадии развития. Хэммелл говорит, что этот процесс имеет некоторое сходство с циркадными часами, которые контролируют поведение человека. Понимание того, как регулируются часы червя, может помочь объяснить, как время влияет на развитие других животных. Хэммелл объясняет:

«Эти часы, которые мы обнаружили, задают темп развития. Они являются координатором оркестра. Они контролируют, когда звучит тромбон, насколько громко он становится и как долго длится нота».

Каждый этап К. ЭлегансРазвитие начинается с двух белков: NHR-85 и NHR-23. Они работают вместе, чтобы вызвать импульс экспрессии генов, включающий микроРНК. лин-4, который контролирует закономерности развития стволовых клеток. Время, сила и продолжительность импульса зависят от короткого периода взаимодействия NHR-85 и NHR-23, а также от другого белка, LIN-42, который завершает каждый период развития, отключая NHR-85.

«Испортите оркестр — он все равно будет звучать», — говорит Хэммелл. «Но то, как меняется музыка, позволяет нам понять, что правильное время имеет решающее значение для развития».

Хэммелл объединился с Вольфгангом Кейлем из Парижского института Кюри, чтобы наблюдать этот цикл экспрессии генов в действии. К. Элеганс Для достижения совершеннолетия требуется около 50 часов. В это время он всегда в движении, как беспокойный подросток. Команда разработала новую технику визуализации, позволяющую удерживать крошечного червяка на месте достаточно долго, чтобы его можно было фотографировать и снимать на видео. Это позволило им измерить каждый этап развития по мере его возникновения.

«Мы могли видеть каждый раз, когда гены включались, от рождения до взрослой жизни», — говорит Хэммелл. «Такого рода визуализация никогда не проводилась на животных, только на отдельных клетках».

Сейчас Хэммелл работает с профессором CSHL и исследователем HHMI Лимором Джошуа-Тором, чтобы представить, как часовые белки взаимодействуют с течением времени.

«Мы хотим с еще большей точностью выяснить, как работают эти часы», — говорит Хэммелл. «Люди могут заниматься такими вещами, как сочинение музыки или выполнение вычислений, не потому, что у нас есть ген вычислений или музыки, а потому, что наши часы развития позволяют нашему мозгу дольше развиваться в более сложный орган».

Другими словами, когда дело доходит до развития, время действительно имеет решающее значение.