Правило черной королевы довлеет над всеми живыми организмами биосферы. Особенную актуальность оно имеет для паразитов. Чтобы успеть за эволюцией защиты хозяина им буквально приходится бежать со всех ног, изобретая все новые и новые методы взлома. Не остались в стороне и бактериофаги. Результаты только что опубликованного исследования группы ученых из университета Калифорнии ошеломляют: чтобы скрыть свою ДНК от защитных систем бактерии, фаги научились собирать внутри клетки хозяина полные аналоги эукариотических ядер!

Чтобы понять, какие именно молекулярные механизмы «подняли» кору мозга человека на принципиально иной уровень сложности по сравнению с другими животными, ученые сравнили активности регуляторных генетических элементов человека, мыши и макака резуса на разных стадиях эмбриогенеза. Оказалось, что у человека многие регуляторные элементы существенно отличаются от мышиных и обезьяньих эпигенетическим ландшафтом: профилем модифицированных гистонов, «маркирующих» только активные энхансеры и промоторы. Человеческие энхансеры с метками активности позволяют регулируемым генам транскрибироваться в большем числе мозговых структур и отвечают за размножение клеток-предшественников нейронов, регуляцию их клеточного цикла и синтез внеклеточного матрикса. Благодаря этим процессам кора головного мозга человека становится сложнее уже на ранних стадиях развития.

Как известно, митохондрии представляют собой эндосимбиотические бактерии, которые обосновались в эукариотических клетках и так прижились, что отдали бóльшую часть своих генов в ядерный геном клетки-хозяина. Но при этом митохондрии оставили за собой право регулировать экспрессию этих генов, ведь без подобного контроля она не была бы согласована с жизнедеятельностью самих митохондрий. И конечно, митохондрии научились сообщать ядру, что у них что-то пошло не так. Для этого они используют особые белки ретроградного транспорта, которые при определенных условиях перемещаются из митохондрий в ядро. Такие белки обнаружили у дрожжей Saccharomyces cerevisiae и нематод Caenorhabditis elegans, а вот у млекопитающих найти их аналоги долгое время не удавалось. И вот наконец появился подходящий кандидат — транскрипционный кофактор GPS2: он перемещается из митохондрий в ядро в ответ на деполяризацию митохондриальной мембраны, которая обычно свидетельствует о крайне напряженной обстановке в этих органеллах. Каким же образом GPS2 может обеспечивать молекулярный диалог митохондрий и ядра в клетках млекопитающих?

О развитии головного мозга человека, в особенности его коры, мы и по сей день знаем сравнительно немного. Оно и понятно: единственный доступный ученым материал — мертвые зародыши на разных стадиях развития, а наблюдать процесс в «прямом эфире» в утробе матери по понятным причинам невозможно. Вместе с тем основы многих психических расстройств, таких как аутизм и шизофрения, могут крыться именно в сбоях, происходящих на самых ранних этапах развития мозга. Однако не всё так безнадежно: на помощь могут прийти искусственно выращенные модели головного мозга — так называемые органоиды. Совсем недавно Science опубликовал сравнение профиля экспрессии генов искусственно выращенной модели головного мозга и «настоящего» мозга человека на разных стадиях развития. Мы поговорили об этой работе с одним из руководителей исследования — Алексеем Абызовым.