Главные гены развития играют роль в зрелом возрасте

Среди множества своих необычных умений некоторые плоские планарий размножаются, отрывая от себя части, чтобы восстановить новых червей. Теперь исследователи из Института медицинских исследований Стоуэрса обнаружили, что этот процесс контролируется генами Hox, семейством генов, которые, как известно, управляют важными аспектами раннего развития.


Находка, опубликованная в сети 18 ноября г. , предполагает новую роль этих генов во взрослом возрасте. По словам ведущего автора Кристофера Арнольда, доктора философии, Hox продолжают экспрессироваться в тканях взрослого человека и неправильно регулируются при некоторых раковых заболеваниях человека, но их функциональная роль в контексте взрослого человека еще недостаточно изучена.

«Открывая новые функции Hox-генов, мы можем начать устранять пробел в нашем понимании того, что эти делают у взрослых животных, как в норме, так и при болезни», – сказал Арнольд, научный сотрудник лаборатории Алехандро Санчеса Альварадо, доктора философии. , Исполнительный директор и главный научный сотрудник Стоуэрса, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза.

Hox-гены, возможно, являются одними из самых важных генов в биологии развития. У многих организмов эти гены, как было показано, отображают план тела развивающегося эмбриона вдоль его передне-задней оси или от головы до хвоста. «Но в нашей системе у нас была загадка, потому что казалось, что ни один из генов Hox не играет никакой роли у плоских червей», – сказал Арнольд.

Бесполые планарии (Средиземноморский шмидтея), что исследования лаборатории Санчеса Альварадо не имеют эмбриональной стадии – они являются облигатными взрослыми, запертыми в вечном состоянии взрослой жизни. И до недавнего времени в них, казалось, не хватало анатомических сегментов, которые обычно закладываются генами Hox, чтобы организовать план организма от начала до конца. Однако в 2019 году Арнольд и его коллеги обнаружили, что планарии на самом деле сегментированы. Когда исследователи раздавили тела крошечных организмов покровным стеклом, плоские распались на несколько регулярно расположенных сегментов.

Поскольку один из этих сегментов точно соответствовал части, которую воспроизводящие плоские отрывают при размножении, исследователи подозревали, что гены Hox играют роль в бесполом размножении. Они подавляли функцию каждого из генов Hox, а затем наблюдали, как эти дефекты влияют на способность организма выполнять репродуктивные функции в блюде.

Как правило, когда плоский червь размножается бесполым путем, он сначала прикрепляет свой хвост к твердому субстрату, например, к подводному камню или чашке Петри. Затем он ползет в противоположном направлении, волнообразно двигая средней частью и растягивая свое тело, пока, наконец, не достигнет определенной точки, где – как резинка – он разорвется, оставив после себя небольшой сегмент.

Исследователи показали, что пять из тринадцати Hox-генов необходимы червям для совершения действий. Они также обнаружили, что два из этих пяти генов оказывают противоположное влияние на сегментацию и поведение, связанное с бесполым размножением. Отключение гена Hox3 привело к появлению червей с большим количеством сегментов голова к хвосту, которые постоянно пытались воспроизвести, тогда как отключение гена post2b полностью устранило эти сегменты и поведение.

«Мы обнаружили, что гены Hox функционируют не только у взрослых животных, но они также необходимы для деятельности исключительно взрослых животных, такой как бесполое размножение», – сказал Арнольд. Исследователи полагают, что их результаты указывают на то, что многие из генов, которые, как считалось ранее, функционируют только в эмбриональном развитии, могут позже сыграть важную роль в здоровье и болезнях взрослых.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments