Идентифицирован ключевой ген, ответственный за формирование костей и эволюцию позвоночных

Исследователи под руководством Университета Южной Калифорнии (USC) идентифицировали ключевое действие важнейшего гена, критического для формирования костей и эволюции позвоночных.

Ген Sp7 или Osterix, вероятнее всего, возник из семейства генов предков около 400 миллионов лет назад. Это расширило разнообразие жизни и запрограммировало развитие остеобластов — клеток, секретирующих костную ткань. Сегодня костеобразующие позвоночные варьируются от крошечной лягушки Paedophryne amauensis до огромного синего кита.

«Это исследование представляет собой увлекательный и убедительный пример того, как появление новых генных регуляторных сетей связано с новыми клеточными возможностями в эволюционном процессе — в данном конкретном случае в программе формирования костей», — сказал Хиронори Ходжо, ведущий автор и научный сотрудник Центра регенеративной медицины и биологии стволовых клеток имени Эли и Эдит Брод при USC.

Исследование было опубликовано 28 апреля в журнале Developmental Cell. Это первый анализ на уровне генома того, как Sp7 направляет клетки-остеобласты на формирование скелета.

Существует тесная корреляция между способностью к костеобразованию и геном, подобным Sp7. Все основные группы, составляющие разнообразие позвоночных (например, рыбки данио, лягушки, гекконы, аллигаторы, птицы, мыши и люди), имеют ген Sp7. В то же время ближайшие живые родственники позвоночных, включая асцидий и миног, лишены костной ткани и гена Sp7. Эта корреляция проливает свет на историю жизни на Земле: появление Sp7, вероятно, было тесно связано с эволюцией костеобразования у общего предка, от которого произошли все современные позвоночные.

«Это замечательный пример того, как узкий фокус на работе одного гена освещает более масштабные вопросы об эволюции скелетного каркаса, который мы, млекопитающие, разделяем с рыбами, лягушками, ящерицами и птицами», — отметил Эндрю МакМахон, старший автор, профессор и заведующий кафедрой исследований стволовых клеток и регенеративной медицины в Медицинской школе им. Кека при USC.

Ген Sp7 кодирует белок, известный как транскрипционный регулятор, который контролирует активность большого количества других генов, специфичных для остеобластов.

Поскольку другие члены семейства Sp регулируют активность генов, связываясь со специфическими последовательностями в ДНК, считалось, что Sp7 действует аналогично. Однако исследования Ходжо и его коллег демонстрируют совершенно иной механизм. Sp7 взаимодействует с другой группой транскрипционных регуляторов — семейством Dlx — и полагается на их способность связываться с ДНК для контроля генов остеобластов.

По словам исследователей, вероятно, с факторами Sp7 и Dlx взаимодействуют и другие белки. Для полного понимания механизма необходимы дальнейшие научные изыскания.