Генетический код роста конечностей

Ученые из лаборатории Дени Дюбуля в EPFL и Пьера Фабра из Женевского университета, изучая развитие лапы и пальцев у мышей, обнаружили «код» генов-архитекторов, играющих ключевую роль в каскаде развития.

Ключевое открытие

• Исследователи выявили очень ограниченный набор из шести основных комбинаций пяти генов группы Hoxd (Hoxd9, 10, 11, 12 и 13) в клетках-предшественниках развивающихся пальцев мыши.
• Каждая комбинация включает один, два или четыре гена. Самые простые комбинации (один ген) активны в начале развития, а более сложные (четыре гена) — на поздних стадиях созревания.

Метод и значимость

• Ученые применили метод секвенирования РНК единичных клеток с максимальным разрешением, чтобы изучить паттерны экспрессии тысяч генов внутри отдельных клеток-предшественников.
• Анализ показал, что каждая клетка содержит 343 гена, связанных с конкретными клеточными состояниями. Многие из них участвуют в упаковке ДНК и формировании паттерна будущих пальцев.
• В отличие от предыдущих 30 лет исследований, которые изучали экспрессию Hox-генов в целых тканях, эта работа впервые рассматривает этот процесс на уровне единичных клеток. Это дает более высокое разрешение и ясность в понимании того, как Hox-гены задают ритм развития.

Выводы и перспективы

По словам Пьера Фабра, исследование показывает, как гены-архитекторы действуют согласованно, следуя постепенной прогрессии в каждой развивающейся клетке, чтобы в нужное время и в нужном месте сформировать зрелые конечности. Комбинации генов Hoxd создают механизм, который генерирует спектр функционально различных клеток в рамках генетически определенных классов паттернов. Это открывает путь для будущих генетических работ по пониманию того, как клетки синхронизируют совместную активацию множества генов.