Определены факторы транскрипции, регулирующие развитие световых органов и биолюминесценции у светлячков

Два биоисследователя, один из Хуачжунского сельскохозяйственного университета, другой из Исследовательского центра по сохранению светлячков (оба в Китае), определили ключевые факторы транскрипции, регулирующие развитие световых органов и биолюминесценцию у светлячков.

В своём исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, Синьхуа Фу и Синьлэй Чжу модифицировали гены светлячков, чтобы больше узнать о том, как они регулируют функции своих световых органов.

Светлячки — это семейство мягкотелых жуков, известных своими люминесцентными органами. Предыдущие исследования показали, что прежде чем достичь взрослой стадии, когда они способны светиться и летать, светлячки проходят личиночную стадию, живя в воде как светящиеся черви. Существует более 2000 видов светлячков, некоторые из которых не являются биолюминесцентными.

В этой новой работе исследователи сосредоточились на виде Aquatica leii, который обитает на рисовых полях в Китае. Они хотели понять, как личинки светлячков способны изменять свои световые органы на другую структуру по мере взросления — от защитных органов у личинок до светящихся «фонариков» у взрослых особей. Также они хотели выяснить, как жуки управляют своими «фонариками» — предыдущие исследования показали, что они могут включать и выключать их по своему желанию.

У взрослых особей «фонарики» используются как часть брачного ритуала; светятся и самцы, и самки. Исследования показали, что свечение включается из-за химической реакции (когда молекула люциферина реагирует с кислородом), каким-то образом запускаемой светлячком. Чтобы найти ответы, исследователи провели геномный анализ светлячка.

Они сосредоточили внимание на восьми конкретных генах гомеобокса (тех, что регулируют анатомические особенности во время эмбрионального развития), предполагая, что они могут объяснить, как жук способен так dramatically изменять свой светящийся орган.

Они обнаружили, что фактор транскрипции AlABD-B играет важную роль в развитии светового органа — он также взаимодействовал с другим фактором транскрипции под названием AlUNC-4. Также они выяснили, что два фактора транскрипции, работая вместе, способны активировать ген AlLuc1, который также участвует в производстве светящегося фермента люциферазы. Они также идентифицировали три других гена, вовлечённых в процесс: AlAp2, AlRepo и ALAntp.

Исследователи планируют продолжить свою работу, надеясь найти механизмы, с помощью которых жук способен так быстро и dramatically преобразовывать важный орган при переходе от личинки к взрослой особи.