Генные регуляторные сети в мозге пчелы связаны с поведением

Новое исследование показывает, что различным типам поведения медоносной пчелы, таким как фуражировка или агрессия, соответствуют дискретные сети генов в мозге.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, впервые демонстрирует, что естественное поведение находится под влиянием отдельных регуляторных сетей в мозге. Это подтверждает тесную связь между изменениями в экспрессии генов (активной транскрипцией генов для выполнения задач в клетке) и поведением.

"Мы обнаружили высокую степень модульности в регуляции генов и поведения: различным поведенческим состояниям соответствуют различные конфигурации генной сети", — сказал профессор энтомологии и нейронаук Университета Иллинойса Джин Робинсон, руководитель исследования.

Исследование использовало данные проекта BeeSpace — каталога генов, которые включаются или выключаются в мозге пчелы в ответ на социальные сигналы, изменения среды или наследственные факторы. Анализ данных десятков исследований позволил получить общую картину молекулярных изменений в мозге, влияющих на поведение.

Учёные сосредоточились на генах, связанных с тремя категориями поведения:

• Фуражировка (поиск цветов, навигация).
• Созревание (переход от ухода за расплодом к фуражировке с возрастом).
• Агрессия (защита улья).

С помощью системного подхода была создана компьютерная модель генно-регуляторной сети, предсказывающая наблюдаемые различия в экспрессии генов.

Модель выявила "мозаичную" картину поведенчески-связанной экспрессии генов в мозге. Она также предсказала, что несколько транскрипционных факторов (генов, регулирующих другие гены) играют роль во всех трёх поведенческих категориях. Было идентифицировано всего четыре таких "глобальных регулятора", в то время как для каждого конкретного поведения были характерны наборы из 15–25 специфичных транскрипционных факторов.

"Теперь мы видим, что прямые линейные отношения между транскрипционными факторами и нижестоящими генами могут предсказать удивительно большой объём экспрессии генов", — отметил профессор Нейтан Прайс. — "Это даёт учёным надежду, что в будущем станет возможным полностью понять регуляцию экспрессии генов в мозге".