Вирізаючи один ген, дослідники усувають здатність пуголовка регенерувати

Пуголовки жаб, які зазвичай можуть відростати ампутовані хвости або кінцівки, втратили здатність до регенерації після того, як дослідники блокували експресію нещодавно ідентифікованого гена, який є одним із рушіїв цього відростання. Крім того, вчені припускають, що втрата регенерації придатків у теплокровних тварин могла бути спричинена збільшенням або втратою цього гена, який отримав назву c-Answer, у геномі предка під час еволюції. Робота з’являється 22 жовтня в журналі Cell Reports.

один

"Ми вважаємо, що гени можуть зникнути лише в тому випадку, якщо їх видалення має переваги для тварини", - говорить перший автор Дарія Короткова з Інституту біоорганічної хімії Шемякіна-Овчиннікова в Москві. "Отже, ми припускаємо, що коли цей ген зник у теплокровних видів, він відбувся за допомогою мутації, яка стала компромісом для втрати регенерації придатків".

За допомогою комп’ютерного алгоритму дослідники виявили кілька генів, які зникли в геномах теплокровних хребетних, в тому числі людини, але є у холоднокровних. Вони зробили це, дослідивши ДНК африканських пазуристих жаб, Xenopus laevis, щоб визначити, які гени кодують регенерацію. Потім вони шукали подібні структури ДНК у теплокровних видів, таких як пташенята, і зазначали, де ген відрізняється. Потім вони відібрали один із ідентифікованих холоднокровних специфічних генів, що кодують раніше невідомий трансмембранний білок, і назвали його c-Answer (холоднокровним тваринам, подібним до рецепторів епітелію рани).

Дослідницька група, до складу якої входили Короткова, Андрій Зарайський, Василь Любецький, Анастасія Іванова, Лев Рубанов, Олександр Селіверстов, Олег Зверков, Наталія Мартинова, Олексій Нестеренко, Марія Терешина та Леонід Пешкін, потім надмірно виражала або блокувала c-відповідь у зародків пуголовків. Вони виявили, що посилення c-відповіді дозволило пуголовкам регенерувати втрачені хвости раніше у своєму житті, ніж ті, що вилупилися природним шляхом, тоді як пуголовки з заблокованим c-відповідом могли переходити в жаб, але не могли регенерувати ампутовані придатки.

"C-Answer модулює щонайменше два важливі молекулярні шляхи, загальні для всіх хребетних", - говорить старший автор Зарайський, керівник лабораторії молекулярних основ ембріогенезу в Інституті біоорганічної хімії Шемякіна-Овчиннікова. "Його втрата в процесі еволюції може змінити функціонування цих шляхів і, відповідно, призвести до серйозних фізіологічних перетворень".

"Ми також виявили, що надмірна експресія c-відповіді спричиняє поглиблений ріст мозку та збільшення очей, що нас здивувало, оскільки це означає, що c-відповідь модулює для регенерації та розвитку мозку", - говорить Короткова. "Однак було помічено, що коли c-відповідь заблоковано, у пуголовків Xenopus laevis менший мозок, тому для покращення розуміння цих стосунків ще потрібно попрацювати".

Цю роботу підтримав Роботу підтримали Російський фонд фундаментальних досліджень та Національний інститут охорони здоров’я.