Мать контролирует активность генов эмбриона

Эмбрионы лягушек в начале развития не полностью контролируют, какие гены могут включать или выключать – это делает их мать с помощью специфических белков в яйцеклетке. Молекулярные биологи развития из Университета Радбода опубликовали эти результаты в Nature Communications 18 декабря.

Эмбрионы лягушек получают от матери не только половину генетической информации, но и инструкции по использованию этой ДНК. Это открытие сделала молекулярный биолог развития Саартье Хонтелез и её коллеги под руководством Герта Яна Венстры из Института молекулярных наук о жизни Радбода. Долгое время учёные считали, что регуляция генов не наследуется.

Инструменты матери

Влияние матери осуществляется через поставку различных инструментов, таких как белки и РНК, которые контролируют регуляцию генов эмбриона. Поскольку эти инструменты очень специфичны, возможности эмбриона ограничены. Мать устанавливает строгие границы относительно того, какие гены можно включить, а какие нет. Только после двенадцатого клеточного деления эмбрион начинает производить собственную РНК и получает некоторое влияние на регуляцию генов. Однако этот процесс в значительной степени всё ещё контролируется матерью до гораздо более поздних стадий эмбрионального развития.

Неожиданный результат

Степень влияния матери удивила исследователей. Они ожидали, что эмбрион контролирует регуляцию генов. Однако, когда производство РНК эмбриона было отключено, эффект оказался поразительно мал. Это касалось как важных генов на ранних стадиях развития, так и на более поздних, вплоть до органогенеза. Это ясно показывает, что мать ответственна за ранние стадии эмбрионального развития, и её влияние остаётся сильным и на более поздних этапах.

Быстрое развитие

Исследование проводилось на эмбрионах западной когтистой лягушки (Xenopus tropicalis), потому что их эмбриональное развитие происходит очень быстро: между оплодотворением и началом производства собственной РНК эмбрионом проходит всего шесть часов. Для сравнения: эмбрионы млекопитающих начинают производить собственную РНК через двадцать четыре часа.

Учитывая количество откладываемых лягушкой икринок и то, сколько из них успешно развивается, неудивительно, что эмбрионы получают помощь от матери. Это предварительно запрограммированная система, обеспечивающая успешное раннее развитие. Механизм, вероятно, работает примерно так же у мышей и даже людей. Ключевое отличие в том, что эмбрионы млекопитающих начинают производить собственную РНК после первого деления клетки, но время до этого момента у них значительно больше. Также важно отметить, что гены, участвующие в установлении эпигенома, вовлечены в развитие рака у человека.