Ученые обнаружили 135 новых генов, связанных с меланином
Ученые использовали технологию CRISPR-Cas9, метод проточной цитометрии и оптические свойства меланина, чтобы найти 135 ранее неизвестных генов, связанных с меланином. Это открытие может привести к прогрессу в разработке лекарств от витилиго и рака, а также значительно повлиять на будущее клеточной биологии. Исследование опубликовано в журнале Science.
Меланин — высокомолекулярный светопоглощающий пигмент черного, коричневого или красноватого оттенка, встречающийся у разных животных. От его количества зависит окрас кожи, цвет глаз и волос. Он также обеспечивает защиту от УФ-лучей и участвует в некоторых обменных процессах. У людей меланин синтезируется внутри субклеточной органеллы меланосомы, которая присутствует в пигментных клетках меланоцитах. И хотя их количество у всех людей примерно одинаковое, они вырабатывают разное количество меланина. На это влияют воздействие УФ-лучей, воспаления, гормоны и возраст. Нарушение меланогенеза связано в том числе с заболеваниями.
«Чтобы понять, что на самом деле вызывает выработку разного количества меланина, мы использовали технологию под названием CRISPR-Cas9 для генетической инженерии клеток. Используя CRISPR, мы систематически удаляли более 20 тысяч генов из сотен миллионов меланоцитов и наблюдали влияние этого на выработку меланина», — рассказал Вивек Баджпай из Стэнфордского университета.
Так как меланин обладает высоким показателем преломления, далее авторы использовали метод проточной цитометрии, который основан на регистрации оптических параметров частиц. При пропускании света через меланоциты исследователи фиксировали его поглощение или рассеяние меланином. Причем свет рассеивался тем сильнее, чем больше было клеток, продуцирующих меланин. Таким образом, исследователи смогли разделить клетки на две группы по содержанию меланина. Далее ученые анализировали отдельные клетки и сравнивали их гены. Так они искали гены, связанные с меланином.
В результате исследователи обнаружили 169 генов, влияющих на выработку меланина. Из них 135 ранее были неизвестны. Авторы назвали их генами, стимулирующими выработку меланина. Они также установили количественную линейную зависимость между уровнем меланина и рассеянием света.
«Понимая, что регулирует меланин, мы можем помочь защитить людей со светлой кожей от меланомы, или рака кожи. Мы могли бы также разработать препараты, способные нацеливаться на эти гены, для лечения витилиго и других заболеваний пигментации», — сообщили авторы работы. Результаты исследования могут быть применены в борьбе с патогенными для человека и сельскохозяйственных культур микробами.
