GABA — ключевой регулятор метаморфоза у асцидии Ciona

Метаморфоз — резкое изменение физической формы — обычная часть жизненного цикла многих животных, позволяющая им осваивать разные экологические ниши. Однако сам процесс (например, превращение гусеницы в бабочку) изучен плохо и лишь у небольшого числа видов.

В исследовании, опубликованном на этой неделе в Current Biology, группа учёных из Университета Цукубы изучила роль нейромедиаторов в регуляции метаморфоза у модельной оболочницы Ciona intestinalis — одного из ближайших ныне живущих родственников позвоночных. Личинка Ciona, похожая на головастика, начинает метаморфоз в форме вазы после прикрепления к твёрдой поверхности.

«У Ciona есть органы — клейкие папиллы, которые чувствуют прикрепление к поверхности и запускают метаморфоз, — поясняет старший автор, профессор Ясунори Сасакура. — В папиллах есть сенсорные нейроны, передающие сигналы телу, что указывает на ключевую роль нервной системы в инициации процесса».

Исследуя роль нервной системы, учёные обрабатывали личинок различными нейромедиаторами. Только GABA (гамма-аминомасляная кислота) вызывал физические изменения, связанные со взрослением. Блокировка генов, необходимых для синтеза, транспорта и созревания GABA, снижала индукцию метаморфоза, подтверждая роль этой молекулы.

В мозге млекопитающих GABA считается тормозным нейромедиатором, снижающим активность нервной системы. Однако в метаморфозе Ciona он действует иначе.

«С помощью анализа экспрессии и нокаутных/нокдаунных анализов мы показали, что GABA активирует нейроны, экспрессирующие гонадотропин-рилизинг-гормон (GnRH), который у позвоночных важен для репродуктивного созревания, — говорит профессор Сасакура. — Нокаут генов GnRH подтвердил, что он необходим для метаморфоза у личинок Ciona и является нижестоящим компонентом регуляции, опосредованной GABA».

Дальнейшие эксперименты показали, что у личинок без GnRH не запускались начальные этапы метаморфоза, но рост взрослых органов шёл нормально. В то же время у мутантов по GABA роста взрослых органов не наблюдалось, что указывает на его необходимость для всех событий метаморфоза.

Теперь исследователи хотят понять, как путь GABA–GnRH вызывает резкие физические изменения при метаморфозе Ciona. Учитывая широкую консервативность этих молекул у животных, они планируют изучить, играет ли этот механизм роль в метаморфозе других видов.