Человеческие гены увеличили объем мозга мышей

Ученые из Университета Дьюка в Северной Каролине получили трансгенных мышей с увеличенным объемом мозга. Животные стали частью эксперимента по поиску специфических для человека регуляторных участков в геноме, которые определяют больший по сравнению с другими приматами объем мозга у человека. Работа опубликована в журнале Current Biology группы Cell Press.
Авторы публикации сосредоточились только на тех регуляторных участках генома человека, которые были потенциально связаны именно с работой мозга. В исходную группу попало около сотни энхансеров, из которых шесть было протестировано in vivo. Энхансерами называются регуляторные элементы, которые управляют работой групп генов на большом расстоянии. Энхансеры контролируют работу промоторов — тех «индивидуальных» регуляторных элементов, которые управляют работой гена непосредственно на месте и расположены в непосредственной близости от кодирующей последовательности гена. Работают энхансеры, физически вступая в контакт с промоторами засчет образования петли ДНК. Обычно такой контакт заканчивается активацией промотора и, соответственно, «включением» данного гена.
Авторы новой работы встроили в геном мыши один из энхансеров, который значительно отличался у человека и шимпанзе (HARE5). Поскольку внутрь группы генов, которые им управляются, был встроен маркерный ген, ученые могли наблюдать за тем, где и когда включается работа этого энхансера в ходе эмбрионального развития мыши.
Оказалось, что человеческий HARE5 заставляет клетки-предшественники нейронов делится гораздо чаще, чем обезьяний вариант того же управляющего элемента. В результате это приводило к тому, что у таких мышей объем мозга был на 12 процентов больше. 12 процентов — это гораздо меньше, чем разница между средним объемом мозга человека и шимпанзе (они отличаются более чем вдвое). Однако в данном случае важна не доля увеличения, а понятный механизм, по которому оно происходит. Ученые пока не установили, как увеличение объема мозга сказывается на интеллекте мышей — это планируется изучить на следующем этапе исследования.
Участки генома, значительно изменившиеся за время разделения предков человека и предков современных человекообразных обезьян, изучались ранее неоднократно. Однако показать их работу в прямом эксперименте гораздо труднее, чем просто обнаружить с помощью биоинформатического анализа. В данной работе ученым удалось именно это.