Генное семейство играет ключевую роль на ранних стадиях развития
Ученые идентифицировали генное семейство, играющее ключевую роль на одной из самых ранних стадий развития эмбриона, когда определяется различие между левой и правой стороной и положение органов в теле. Открытие, сделанное на мышах, поможет лучше понять причины некоторых врожденных дефектов у людей.
Исследование опубликовано в онлайн-выпуске журнала Nature Cell Biology от 24 января 2010 года.
Роль ресничек в определении сторон тела
Предыдущие работы, проведенные генетиком Хироши Хамадой и его коллегами из Университета Осаки (Япония), показали механизм, ответственный за определение левой и правой сторон эмбриона — процесс, называемый нарушением лево-правой симметрии.
- Реснички (хвостоподобные выросты) на поверхности клеток в области эмбриона, называемой узлом, генерируют левый поток жидкости.
- Это возможно благодаря уникальному положению ресничек: они расположены на задней стороне клеток узла и наклонены к хвостовому концу эмбриона.
- В сочетании с вращательным движением ресничек по часовой стрелке это создает левый поток, который и сообщает эмбриону, где левая сторона.
- Если этот направленный поток не устанавливается, внутренние органы могут развиться на неправильной стороне тела, что снижает шансы на выживание.
Исследование роли генного семейства Dishevelled
Ученые решили выяснить, какие гены определяют наклонное положение ресничек. В центре внимания оказалось генное семейство Dishevelled.
- Лаборатория Энтони Виншоу-Бориса создала мышиные модели с "выключенными" тремя генами Dishevelled.
- Было известно, что эти гены активируют путь планарной клеточной полярности, который помогает определять позиционную информацию в клетках и тканях.
- Исследователей заинтересовало сходство между ресничками в узле эмбриона и структурами в волосковых клетках внутреннего уха, на развитие которых также влияют гены Dishevelled.
Ключевое открытие
Масакадзу Хашимото, используя высокоскоростную камеру, наблюдал за движением ресничек в живых эмбрионах мышей и обнаружил, что их положение меняется по мере развития:
- На самых ранних стадиях (до нарушения симметрии) реснички расположены в центре клеток узла.
- Затем они постепенно смещаются к задней стороне клеток.
Сравнение нормальных эмбрионов с мутантными (с измененными генами Dishevelled) показало, что у мутантов реснички на клетках узла располагаются неправильно и не могут создавать левый поток жидкости.
Значение исследования
Это открытие раскрывает фундаментальные механизмы, определяющие, как у эмбриона формируется различие между левой и правой стороной, что в итоге приводит к правильному расположению сердца слева, а печени справа. Понимание этих процессов необходимо для выяснения причин различных типов врожденных дефектов у человека.