Ген, сопротивляющийся гравитации, не дает нашим телам сплющиться

Международная команда ученых под руководством доктора Макото Фурутани-Сейки из Университета Бата решила вековую загадку о том, как наши тела выдерживают гравитацию и обретают трехмерную форму.

Еще 100 лет назад математический биолог Д’Арси Томпсон предсказал, что форма тела обусловлена гравитацией. Он предположил, что если бы сила тяжести на Земле удвоилась, люди не могли бы ходить на двух ногах, а большинство животных напоминало бы коротконогих ящериц.

От 2D к 3D

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые показали, что при нарушении работы гена YAP у рыбок медака ткани деформируются в направлении гравитации и неправильно выравниваются, что приводит к уплощенному, почти двухмерному телу. Они также обнаружили, что нарушение работы гена YAP в человеческих клетках останавливает их способность формировать 3D-кластеры.

Команда выяснила, что YAP является ключевым регулятором молекулярного механизма, который генерирует силы внутри и между клетками. Это позволяет клеткам принимать трехмерные формы и правильно выравниваться для создания сложных органов, таких как глаз.

Например, человеческий глаз состоит из хрусталика и чашеобразной структуры. Для зрения необходимо, чтобы и хрусталик, и глазной бокал имели уникальную 3D-форму, а хрусталик был точно выровнен по центру бокала. Существование механизма, связывающего 3D-форму ткани и ее выравнивание, ранее даже не предполагалось.

Доктор Фурутани-Сейки пояснил: «Проще говоря, без YAP мы все выглядели бы совсем иначе внутри и снаружи — возможно, больше походили бы на коротконогих ящериц, как писал Д’Арси Томпсон».

Выращивание органов для трансплантации

Эта работа, финансируемая Советом по медицинским исследованиям (Medical Research Council) и Японским агентством науки и технологий (Japanese Science and Technology Agency), также может дать полезную информацию для тканевых инженеров, работающих над выращиванием сложных органов для трансплантации, таких как глаз.

Соавтор исследования доктор Стефан Бэгби отметил: «В настоящее время мы можем выращивать в лаборатории 3D-кластеры клеток, но не можем воспроизвести точные структуры отдельных тканей и выравнивание множества тканей, необходимые для создания сложных органов, таких как глаз или сердце. Мы надеемся, что наше открытие важной роли YAP в выравнивании тканей внесет вклад в достижение цели — производства сложных органов в лаборатории для трансплантации».