Ученые впервые описали механизм, с помощью которого стероидные гормоны управляют работой генов

Сайт Министерства науки и высшего образования РФ 13 мая 2025 г.
Сайт Сибирская Наука 14 мая 2025 г.

Сотрудники Института биологии гена РАН (ИБГ РАН) совместно с коллегами из Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН исследовали, как стероидные гормоны управляют работой генов в тканях. Проведенные эксперименты дали возможность показать, как в отдельной ткани дрозофилы протекает процесс активации работы генов стероидным гормоном экдизоном.

Стероидные гормоны — малые молекулы, которые свободно распространяются по организму, проникая внутрь клеток. Действие стероидных гормонов на клетки проявляется в быстром изменении работы генов.

В способности гормонов проникать свободно в различные клетки организма есть и польза (доставка лекарственных препаратов; быстрое изменение нужных генов в тканях-мишенях), и недостаток (изменение работы генов в тканях, не являющихся мишенью лекарства). К сожалению, в настоящее время механизм действия стероидных гормонов на различные ткани человека остается неизученным. Востребованным направлением современных исследований является поиск белков-мишеней, помогающих стероидным гормонам изменять транскрипцию в одних тканях, не затрагивая другие.

В качестве экспериментальной модели для исследования механизма действия стероидных гормонов на ткани авторы использовали плодовую мушку-дрозофилу. По сравнению с организмом человека, где на одни и те же гены действуют одновременно разные стероидные гормоны, в организме дрозофилы есть только один основной стероидный гормон, экдизон. Таким образом, дрозофилы является более простой моделью, идеальной для изучения фундаментального механизма регуляции работы генов стероидными гормонами.

Несмотря на то, что гормональная регуляции дрозофилы значительно проще, чем у человека, механизм того, как экдизоновый гормон активирует гены в различных тканях до сих пор оставался недостаточно исследованным. В своей работе ученые впервые объединили две методики для изучения данного вопроса: во-первых, снизили уровень экдизона в тканях живой дрозофилы, внедрив в них белок-транспортер Е23, выбрасывающий гормон из клетки, а во-вторых, использовали полногеномные методы анализа для описания работы участков ДНК, управляющих работой генов-мишеней экдизона. Данный подход позволил найти гены-мишени, которые экдизон контролирует в ткани слюнных желез личинки дрозофилы, и описать механизм того, как повышение концентрации гормона заставляет ген работать.

Результаты показали, что влияние экдизона проявляется на самых ранних этапах транскрипции генов-мишеней. В частности, он стимулирует привлечение на гены-мишени основного фермента-продуцента РНК - РНК полимеразы II. Также ученые установили, что экдизон контролирует активность участков ДНК, управляющих работой генов, называемых энхансерами.

Работа опубликована в журнале Nucleic Acids Research

Evdokimova AA, Kolesnikova TD, Mazina MYu, Krasnov AN, Erokhin M, Chetverina D, Vorobyeva NE. Transcriptional induction by ecdysone in Drosophila salivary glands involves an increase in chromatin accessibility and acetylation. (doi: 10.1093/nar/gkaf284) Nucleic Acids Res 53(7): gkaf284, 2025