Эпигенетика превратила ленивых мух в тружеников

Ina Anreiter et al / PNAS, 2017
Метилирование в регуляторном участке единственного гена изменило поведение мух и заставило их более интенсивно искать еду, показали биологи из университета Торонто (Канада). Исследование подчеркивает важность эпигенетических меток в регулировании поведения. Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Во всех клетках многоклеточных организмов последовательность ДНК одинакова, однако в разных органах и тканях гены экспрессируются по-разному. Активность генов чаще всего регулируется при помощи эпигенетических меток — химических модификаций либо самой ДНК, либо белков, с которыми она связана (гистонов). Одна из основных модификаций — это метилирование гистонов, которое осуществляется специальными ферментами — метилтрансферазами.
Эпигенетические метки появляются в клетке не только в процессе протекания «плановых» биохимических процессов, но и в результате адаптации к изменившимся условиям среды. В таком случае метки могут даже наследоваться в течение нескольких поколений, поддерживая адаптированный фенотип (о том, как это происходит, мы писали, например здесь, здесь и здесь).
В новой работе канадские исследователи показали вклад эпигенетического регулирования в поведение мух. Оказалось, что разные аллели гена for приводят к различию в активности дрозофил благодаря различному уровню метилирования одной из его регуляторных последовательностей.
Среди существующих мутантных линий дрозофил, которые были получены генетиками за время работы с ними, есть две линии, отличающиеся активностью пищевого поведения. Мухи-«собиратели» (rovers) в тесте на поисковое поведение много передвигаются и находят существенно больше сахарных капель на экспериментальной площадке, чем «оседлые» мухи (sitters), которые мало двигаются и находят мало еды (описание теста приведено на рисунке ниже).
Когда активность гена for искусственно подавили у «оседлых» мух, они стали более активными. К такому же результату привело выключение гена G9a, который кодирует метилтрансферазу. Отсутствие фермента у «оседлых» мух привело к тому, что метилирование в промоторе гена for увеличилось, а его экспрессия снизилась. При этом у мух-«собирателей» уровень метилирования промотора наоборот снизился. Авторы работы обнаружили полиморфизм в регуляторном участке гена for, который, по-видимому, и определяет разный уровень привлечения метилтрансферазы к этому месту у подвижных мух и у ленивых.
Эпигенетическое регулирование генов влияет на поведение даже у людей — например, исследователи установили связь между бедностью, метилированием ДНК и депрессией у подростков.
Дарья Спасская