Возникновение системы метилирования мозга без CpG у позвоночных

Исследователи из Университета Западной Австралии открыли важный генетический шаг в эволюции мозга, сравнив этот орган у самых разных позвоночных животных (Vertebrata) от человека до миноги. Они обнаружили, что, не связанное с CG, — эпигенетическая система контроля, имеющаяся в мозге млекопитающих и человека, — появилась ещё на заре эволюции позвоночных и с тех пор не менялась.

Известно, что мозг млекопитающих отличается исключительно высоким уровнем метилирования ДНК не-CpG наряду с канонической формой метилирования CpG. Так, гены, ответственные за «запись» метилирования не-CG (DNMT3A) и за его «чтение» (MeCP2), возникли в начале эволюции группы. Также они изучили центральную нервную ситему нескольких беспозвоночных, таких как пчела и осьминог, и не нашли ничего подобного. Возможно, именно метилирование не-CG сыграло решающую роль в развитии сложного мозга и когнитивных функций.

Мозг млекопитающих характеризуется исключительно высоким уровнем метилирования ДНК без CpG наряду с канонической формой метилирования CpG. Метилирование без CpG играет критическую регуляторную роль в когнитивной функции, которая опосредуется связыванием MeCP2, транскрипционного регулятора, который при мутации вызывает синдром Ретта. Однако неясно, ограничена ли система нейронного метилирования без CpG видами млекопитающих со сложными когнитивными способностями или имеет более глубокие эволюционные корни. Чтобы проверить это, мы исследовали метилирование ДНК мозга в 12 отдаленно родственных линиях животных, обнаружив, что метилирование без CpG ограничено позвоночными. Мы обнаружили, что у позвоночных метилирование, не связанное с CpG, обогащается в высоко консервативном наборе генов развития, транскрипционно репрессированных в мозге взрослых, что указывает на то, что оно разграничивает глубоко консервативную регуляторную программу. Мы также обнаружили, что автор метилирования без CpG, DNMT3A, и читатель, MeCP2, возникли в начале позвоночных в результате дупликации всего генома предковых позвоночных. Вместе мы демонстрируем, как этот новый слой эпигенетической информации собрался в корне позвоночных и получил новые регуляторные роли, независимые от предковой формы канонического метилирования CpG. Это говорит о том, что появление метилирования без CpG, возможно, способствовало эволюции сложных когнитивных способностей, обнаруженных в линии позвоночных.

Источник: www.nature.com

Комментарии: