Ученые раскрывают роль генов Nr2f в развитии челюсти у рыб
Исследователи из лаборатории стволовых клеток USC под руководством Гейджа Крампа выяснили, как ключевые гены направляют развитие челюсти у рыб-зебр. Эти открытия могут дать ключ к пониманию черепно-лицевых аномалий у людей, которые иногда несут мутацию в аналогичных генах.
В исследовании, опубликованном в Developmental Cell, ведущий автор Линдси Барске и коллеги сообщают, что два родственных гена, Nr2f2 и Nr2f5, формируют челюсть, регулируя время, в которое стволовые клетки генерируют клетки скелета. Как и в нашем организме, скелет рыб сначала формируется из хряща, который позже замещается костью. Однако большинство костей верхней челюсти развиваются без хрящевого шаблона.
- Верхняя челюсть: Гены Nr2f предотвращают преждевременное превращение стволовых клеток в хрящ, чтобы они были доступны для образования кости позже.
- Нижняя челюсть: Другой ген, Endothelin1 (Edn1), подавляет активность Nr2f, что позволяет сформировать обширный ранний хрящ, стимулирующий рост нижней челюсти.
«Наше исследование иллюстрирует идею, что развитие любого органа требует баланса между ранним созреванием и поддержанием стволовых клеток. Без ингибирующих сигналов, подобных генам Nr2f, вероятно, не осталось бы достаточно непредопределенных клеток-предшественников для создания более поздних типов клеток или поддержания взрослых тканей», — сказала Барске.
До этой работы было мало известно о сигналах, формирующих верхнюю челюсть. Ученые применили новый геномный подход, чтобы идентифицировать важные для этого гены, тщательно определив все гены, экспрессируемые на ранней стадии. Используя мощный метод редактирования генома, они удалили многие из этих генов и обнаружили, что у мутантных рыб без нескольких генов Nr2f на месте верхней челюсти формируется второй, хрящевой нижнечелюстной элемент.
«Сила этого подхода в том, что сотни генов могут быть функционально протестированы у рыб-зебр экономичным и быстрым способом, что позволяет нам определить новые функции для многих плохо охарактеризованных генов в геноме», — отметил Крамп.