Удаление одного гена лишает головастиков способности к регенерации

Головастики лягушек, обычно способные отращивать ампутированные хвосты или конечности, потеряли эту способность после блокировки экспрессии вновь идентифицированного гена, который является одним из драйверов этого восстановления. Учёные также предполагают, что потеря способности к регенерации конечностей у теплокровных животных могла быть вызвана утратой этого гена, названного c-Answer, в геноме предка в ходе эволюции. Работа опубликована 22 октября в журнале Cell Reports.

Используя компьютерный алгоритм, исследователи идентифицировали несколько генов, которые исчезли в геномах теплокровных позвоночных, включая человека, но присутствуют у холоднокровных. Они сделали это, проанализировав ДНК шпорцевой лягушки Xenopus laevis, чтобы определить, какие гены кодируют регенерацию. Затем они искали похожие паттерны ДНК у теплокровных видов, таких как цыплята, и отмечали различия. Был выбран один из идентифицированных генов, специфичных для холоднокровных, кодирующий ранее неизвестный трансмембранный белок, и назван c-Answer (cold-blooded animals specific wound epithelium receptor-like).

Затем исследовательская группа либо сверхэкспрессировала, либо блокировала c-Answer в эмбрионах головастиков. Они обнаружили, что усиление c-Answer позволяло головастикам регенерировать утраченные хвосты на более раннем этапе жизни, чем обычно. В то же время головастики с заблокированным c-Answer могли превратиться в лягушек, но не могли регенерировать ампутированные конечности.

«Мы предполагаем, что гены могут исчезать только в том случае, если их удаление даёт животному преимущества. Таким образом, мы предполагаем, что когда этот ген исчез у теплокровных видов в результате мутации, это стало компромиссом за потерю регенерации конечностей», — говорит первый автор Дарья Короткова из Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова.

«C-Answer модулирует по крайней мере два важных молекулярных пути, общих для всех позвоночных. Его потеря в эволюции могла изменить функционирование этих путей и, соответственно, привести к серьёзным физиологическим преобразованиям», — говорит старший автор Андрей Зарайский.

«Мы также обнаружили, что сверхэкспрессия c-Answer вызывает ускоренный рост мозга и более крупные глаза, что удивило нас, поскольку это означает, что c-Answer модулирует как регенерацию, так и развитие мозга», — добавляет Короткова.