Осьминог меняет свой геном, когда думает
Нервная система осьминогов и других осьминогов столь же чужда, сколь и мощна. Удивительное открытие может даже открыть новые перспективы для генной инженерии.
Осьминоги и кальмары переписывают генетическую информацию своих нейронов во время транспортировки, так что их нервная система содержит гораздо большее разнообразие белков. В частности, гены имеют разную последовательность оснований в зависимости от их расположения в клетке. К такому необычному выводу пришла рабочая группа под руководством Изабель Вальесильо-Вьехо из Центра Юджина Белла в Вудс-Хоул, исследуя нервные клетки североамериканского кальмара (Doryteuthis pealei).
Как пишет команда в «Исследовании нуклеиновых кислот», они обнаружили два фермента в аксонах нервных клеток, которые изменяют последовательность оснований мРНК. Эта РНК переносит информацию от генов к белковым фабрикам клетки. Это означает, что ферменты в окончаниях этих нервных отростков имеют не только другую структуру, чем ДНК в ядре клетки, но и другую структуру, чем в остальной части клетки.
То, как головоногие моллюски обрабатывают РНК, разительно отличается от того, как остальные представители царства животных - разница, которая может пролить свет на другие особенности их нервной системы. Нервные клетки кальмара имеют чрезвычайно длинные аксоны, простирающиеся на десятки сантиметров, и именно в них команда Вальесильо-Вьехо обнаружила генетические изменения. До сих пор было известно только, что осьминоги впоследствии адаптируют гены важнейших белков аксонов, но не то, что это происходит непосредственно там.
Рабочая группа обнаружила ферменты ADAR1 и ADAR2 в аксонах, которые превращают основание аденина в инозин в мРНК. Он похож на гуанин, так буква А преобразуется в букву Г в генетическом коде. У других животных такие изменения происходят только в клеточном ядре и затем распространяются на всю клетку. Кроме того, мРНК транскрибируется в нервах кальмаров почти в тысячу раз чаще, чем у любого другого животного.
В дополнение к новому пониманию нервной системы головоногих - и, что не менее важно, их таинственного и печально известного интеллекта - эксперты надеются, что открытие придаст новый импульс генной инженерии. Подобные последующие изменения РНК можно использовать для перезаписи генов так же легко, как изменение последовательности ДНК, но такие изменения не передаются по наследству и не вызывают необратимых повреждений. Это не только сделало бы редактирование РНК более безопасным, чем такие методы, как CRISPR, но и не подпадало бы под действие законов о генной инженерии.