Нейробиологи из Государственного университета Флориды (США) выяснили один из секретов моногамии полевок вида Microtus ochrogaster. Ученые доказали участие в формировании долговременных пар хромосомных модификаций: моногамные грызуны продемонстрировали способность изменять структуру хромосом при образовании семейного союза. Подробности приводит Nature Neuroscience, а кратко о работе ученых рассказывается в Nature News.
Нейробиологи выбрали в качестве объекта изучения полевок Microtus ochrogaster потому, что эти животные моногамны. В отличие от других грызунов Microtus ochrogaster образуют пары, которые сохраняются зачастую на протяжении всей жизни, и потому специалисты предполагают, что молекулярные основы моногамного поведения можно исследовать именно на этом примере.
Прошлые исследования, как пояснили авторы новой публикации, выявили повышенное число реагирующих на гормоны вазопрессин и окситоцин рецепторов в нейронах семейных полевок. Ученым удалось показать, что этот эффект связан с эпигенетическими изменениями: то есть с модификацией ДНК или хромосомных белков химическим путем. Проведенное ими исследование выявило, что ключевую роль в формировании привязанности играет изменение формы хромосом.
Эти изменения, как сообщается в статье ученых, происходят за счет ферментов, добавляющих или отнимающих от хромосомных белков (гистонов) ацетильные группы. Добавление ацетильных групп приводит к тому, что эти белки отдаляются от ДНК и открывают доступ к тем или иным ее участкам: таким образом расположенные на этих участках гены могут включаться в работу. Обратный процесс, отделение от ДНК ацетильных групп, прижимает белки к молекуле и блокирует активность генов; за это отвечает фермент гистон-децатилаза, который был отдельно изучен американскими нейробиологами.
Ученые показали, что блокировав действие гистон-деацетилазы в мозге полевок, можно ускорить и усилить формирование семейных связей у впервые увидевших друг друга разнополых животных. Микроскопический анализ, выполненный с использованием специфических красителей для выявления определенных белков, показал повышение числа реагирующих на вазопрессин и окситоцин рецепторов в нейронах головного мозга, а связь этих рецепторов с поведением была проверена в нескольких дополнительных опытах.
Представленные в новой публикации данные свидетельствуют в пользу того, что долговременная привязанность (как минимум у полевок) формируется не только за счет ранее известного свойства окситоцина повышать уровень доверия и взаимной симпатии друг к другу. Дело, как считают исследователи, еще и в том, что в мозге семейных животных увеличивается число реагирующих на этот гормон рецепторов, причем это увеличение связано с химической модификацией хромосомных белков.
ДНК и гистонные белки
ДНК в клетке плотно упакована вокруг гистонов, хромосомных белков. Для экспрессии генов (то есть синтеза молекул РНК на ДНК-матрице) необходимо обеспечить доступ копирующих ферментов (в частности, РНК-полимеразы) к молекуле.. Изображение: Richard Wheeler / Wikipedia
Эти изменения ученые называют эпигенетическими, подчеркивая то, что нуклеотидная последовательность ДНК при этом сохраняется в неизменном виде и новых генов не появляется. Эпигенетические изменения влияют на уровень активности генов и на сегодня биологам известно несколько разных их вариантов: модификации могут подвергаться хромосомные белки, а может и сама ДНК, но опять-таки без изменения генома как такового.