Формирование головы у эмбрионов когтистой лягушки

9 июля 2014 года доктор Юури Ясуока из подразделения морской геномики Окинавского института науки и технологий опубликовал исследование, объясняющее ключевой механизм формирования головы у лягушек. Работа была выполнена в сотрудничестве с исследователями из Токийского университета.

Ранее были известны гены, участвующие в развитии головы, но оставалось неясным, как эти гены взаимодействуют друг с другом для формирования головы как целого. Используя методы секвенирования нового поколения (Next-Generation sequencing), которые дают огромные объёмы данных о последовательности ДНК, доктор Ясуока раскрыл генетический механизм, лежащий в основе формирования головы — одного из важнейших процессов в развитии животных.

В исследовании доктор Ясуока приготовил так называемый "коктейль организатора головы", состоящий из нескольких белков, необходимых для формирования головы на ранних стадиях развития оплодотворённой яйцеклетки, и ввёл его в эмбрион лягушки. В результате на вентральной стороне (со стороны брюшка) эмбриона сформировалась дополнительная голова, что указывает на способность этих белков индуцировать образование головных тканей. Также было показано, что эмбрион, лишённый этих генов, не может правильно сформировать голову.

Затем учёный определил, где в геноме расположены эти белки и как они влияют на другие гены для формирования головы. С помощью секвенаторов нового поколения он расшифровал последовательности ДНК лягушки, с которыми связываются эти белки, и успешно создал генетическую карту регионов связывания белков в геноме (процесс картирования). Эти белки, известные как "транскрипционные факторы", усиливают или подавляют активность других генов. Исследование позволило оценить, как эти белки регулируют гены для формирования головы, изучая их области связывания в геноме, известные как цис-регуляторные модули. Работа дала детальное представление о механизмах регуляции экспрессии генов.

Доктор Ясуока отметил: "Эволюция продолжается вечно, и наше понимание её также навсегда остаётся в границах предположений. Что мы можем сделать — это собрать как можно больше информации об организмах для использования в экспериментах и максимально использовать научные знания, чтобы заполнить пробелы в эволюционной истории жизни".