Учёные обнаружили, что не кодирующая или, как её иногда называют, «мусорная» ДНК контролирует активацию гена реакции раннего роста (EGR), отвечающего за воссатановление органов. У людей EGR обычно работает в процессе «ремонта» клеток, но он не способен поддержать крупномасштабную регенерацию, такую, как у медуз или планарных червей. Теперь исследователи пытаются изменить ген таким образом, чтобы люди тоже могли заново отращивать повреждённые органы.


ДНК-включатель

В природе регенерация — явление не редкое. Такие животные как саламандры и гекконы могут отбрасывать части тела, спасаясь от хищников, и выращивать новые, на замену, всего за пару месяцев. Человечество лишено такой замечательной способности. Но недавно появилась интересное иследование — ученые из Гарвардского университета обнаружили, что часть некодирующей ДНК, спорно обозначенной некоторыми как «мусорная», контролирует активацию гена реакции раннего роста или EGR. Он и отвечает за регенерационный процесс, а возможность отрастить части тела у человека появится после того, как будет найден «включатель», способный его активировать.

Некодирующие участки ДНК не участвуют непосредственно в процессе создания белков, запускающих целый ряд биологических процессов. Это заставило некоторых исследователей поверить в то, что данные участки генов человека и других животных не служат никакой полезной цели. Однако, как выяснилось, картина намного сложнее.

Nir Alon/ZUMAPRESS.com/Global Look Press

«Обнаружено, что некодирующие области приказывают кодирующим областям включать или выключать определённые гены», — говорит доктор Эндрю Герке, аспирант Гарвардского университета и ведущий автор исследования.

Таинство возрождения

Все организмы, включая человека, обладают способностью к регенерации, но этот процесс гораздо более развит у многих беспозвоночных, таких как дождевые черви и морские звезды. Эти животные могут вырастить заново не только хвосты или другие части тела, утраченные при травмах, но даже новые головы. Биологи не знают, почему млекопитающие могут только регенерировать кожу, мышцы и кровь.

Каждый многоклеточный организм изначально состоит из одной клетки, которая делится сначала на две одинаковые клетки, потом четыре, потом восемь и так далее. Каждая из них содержит одинаковые скрученные нити ДНК и считается плюрипотентной — способной дать начало всем возможным типам клеток в организме. Однако где-то в процессе деления эти стартовые клетки, известные как эмбриональные стволовые клетки, выбирают другой путь и становятся узкоспециализированными, превращаясь в клетки кожи, сердца, гладких мышц и прочие типы клеток для самых разных типов тканей в организме. У червей, чтобы этот процесс работал, ДНК, которая обычно плотно свёрнута и уплотнена, должна измениться, делая новые области доступными для активации. Выглядит это так, словно отдельные куски очень плотно упакованных частей генома физически становятся более открытыми. Именно они в последующем действуют как регуляторные переключатели для включения или выключения генов.

Nir Alon/ZUMAPRESS.com/Global Look Press

Что мешает регенерации у человека

Исследование показало, как процесс регенерации запускается у беспозвоночных. И эта же научная работа может помочь объяснить, почему она не работает у людей. Учёные поясняют это в терминах, более подходящих для электрической системы: если EGR выполняет роль выключатель питания, то вся проблема запуска процесса регенерации состоит в том, что «проводка другая». Процессы регенерации у млекопитающих сильно отличаются от таких процессов у более примитивных животных. Исследователи нацелены теперь на поиск и активацию у позвоночных таких генных связей, которые нужны для восстановления всей цепочки реакции, необходимых для полномасштабной регенерации частей организма.

Полные результаты исследования были опубликованы в журнале Science.