Молекулы, которые управляют формированием позвоночника
Формирование правильного количества позвонков в нужных местах — важнейшая задача. Учёные обнаружили у мышей молекулы, которые действуют как «режиссёры» для генов позвонков, указывая им, насколько активно им следует работать.
Это открытие может пролить свет на эволюцию форм тела у разных видов животных, поскольку исследуемые молекулы присутствуют у широкого спектра животных — от рыб и змей до человека.
Международная группа под руководством доктора Эдвины МакГлинн из EMBL Australia в Университете Монаша обнаружила, что деактивация небольшой группы молекул микроРНК (miRNA) нарушает формирование разных отделов позвоночника.
Учёные уже знали, что гены Hox критически важны для определения паттернов позвонков, а также играют ключевую роль в спинном мозге и нервной системе в целом. Однако то, как регулируется активность этих генов, оставалось неясным.
Команда Эдвины «выключила» молекулы семейства микроРНК miR-196.
Они использовали флуоресцентные маркеры, чтобы подсветить клетки, где в норме находились бы молекулы miRNA, обладающие потенциалом контролировать уровни экспрессии от десятков до сотен генов.
Это вызвало «эффект домино» для многих генов, наиболее значимыми из которых оказались гены Hox.
Сегментированный позвоночный столб — определяющая характеристика позвоночных животных.
У разных видов разное количество позвонков в разных отделах позвоночника — например, в шее (шейный отдел), средней и верхней части спины (грудной отдел) или пояснице (поясничный отдел). Примечательно, что у особей одного вида вариаций в строении позвоночника почти нет.
Это говорит о том, что каждый вид адаптировал именно то количество и тип позвонков, которое оптимально для его среды обитания.
«Мы обнаружили механизм, который контролирует правильный переход от одного отдела позвоночника к другому в процессе его формирования», — говорит Эдвина.
Это открытие — часть проекта группы МакГлинн по созданию более полной «дорожной карты» того, как формируются размер, форма и количество костей в раннем эмбрионе позвоночных. Эти знания внесут вклад в фундаментальное понимание процессов развития, что, в свою очередь, может помочь в лечении ряда заболеваний и в регенеративной медицине. Например, изменённая экспрессия генов Hox важна при некоторых формах лейкемии, поэтому критически важно знать всё о том, как регулируются эти гены.
«Исследование ещё на ранней стадии, но чтобы использовать эти знания в медицинских или регенеративных целях, сначала нужно понять, как формируется эмбрион», — отмечает Эдвина.