Почему человеческий мозг такой мощный? Великобритания и партнер Еврейского университета, чтобы выяснить это

Aug 22, 2023

ЛЕКСИНГТОН, Кентукки (25 января 2023 г.) — Исследователи из Университета Кентукки и Еврейского университета в Иерусалиме сотрудничают в изучении сложности человеческого мозга. В частности, исследователи проверят, существуют ли в мозге новые, пока неизвестные белки.

Лаборатории двух учреждений получили совместный грант от Национального научного фонда (NSF) и Двустороннего научного фонда США и Израиля (BSF) на изучение новых аспектов биологии РНК.

Исследователи работают над ответом на фундаментальный вопрос: почему у людей более сложный мозг, чем у других организмов с примерно таким же количеством генов?

В рамках гранта стоимостью более 700 000 долларов Стефан Стамм, доктор философии, профессор кафедры молекулярной и клеточной биохимии Медицинского колледжа Великобритании, и его лаборатория изучают характеристики белков и изучают их биологическое значение.

Лаборатория Стамма сотрудничает с Рут Сперлинг, доктором философии, профессором (почетным) кафедры генетики Института наук о жизни Александра Зильбермана Еврейского университета в Иерусалиме. Она является экспертом в области обработки РНК.

РНК является посредником в превращении инструкций, содержащихся в вашей ДНК, в белки в ваших клетках. В ходе этого процесса РНК сильно модифицируется: фрагменты вырезаются или сращиваются и снова собираются вместе в новую линию РНК. Иногда эти кусочки образуют круги, образуя кольцевую РНК.

«Мы предполагаем, что существует новый набор белков, которые не были идентифицированы и не изучены в человеческом мозге, которые кодируются кольцевыми РНК и выполняют новые функции в клетках», — сказал Стамм.

Кольцевые РНК в основном обнаруживаются в мозге, и их образованию способствуют геномные элементы, специфичные для человека и других приматов, называемые Alu-элементами. Геном человека состоит примерно из 11% Alu-элементов, и их распространение у приматов коррелирует со сложностью мозга.

Исследовательские группы проверят гипотезу о том, что специфичные для приматов кольцевые РНК транслируются в белки после того, как молекулы кольцевой РНК претерпевают эпигенетические изменения.

«Кодируют ли кольцевые РНК белки? Функциональны ли эти белки? Сможете ли вы найти их в мозгу?» — сказал Штамм. «Это то, что мы анализируем. Его никогда не рассматривали».

Исследователи предполагают, что новые белки, изготовленные из этих специфических кольцевых РНК, значительно увеличивают молекулярную сложность мозга, что может улучшить его функции.

«Если у нас будут новые белки, у нас будет совершенно новый протеом, который будет иметь новые функции и может внести вклад в работу человеческого мозга», — сказал Сперлинг. «Это имеет широкие последствия. Например, вы можете поискать генетические модификаторы. Существуют ли генетические модификаторы, которые коррелируют с шизофренией, эпилепсией, аутизмом или неврологическими заболеваниями?»

Лаборатория Сперлинга сосредоточится на понимании того, как кольцевая РНК создается механизмом сплайсинга в клетках. Вместе с Джозефом Сперлингом, доктором философии, она открыла и охарактеризовала эндогенную машину сплайсинга в клетках млекопитающих. Недавно ее команда идентифицировала кольцевую РНК в машине эндогенного сплайсинга. Ее команда будет использовать эту систему для изучения того, подвергается ли РНК сплайсингу или обратному сплайсингу, образуя линейные и кольцевые РНК соответственно, когда это происходит, и как это регулируется в мозге.

«Эти белки не очень распространены, но они могут формировать или модифицировать каталитические функции других белков. Итак, если вы хотите понять работу мозга, вам нужно посмотреть на эти молекулы», — сказал Стамм.

В рамках трехлетнего проекта летом в Еврейском университете в Иерусалиме будут проводиться ежегодные двухнедельные курсы по биологии РНК под руководством Штамма и Сперлинга. В ходе курса студенты обоих университетов прочитают теоретические лекции и проведут практические эксперименты.

Исследования, представленные в этой публикации, были поддержаны Национальным научным фондом под номером премии 2221921. Высказанные мнения, выводы и выводы или рекомендации принадлежат автору(ам) и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда.