Пресноводный полип гидра может менять свою генетическую программу

Пресноводный полип гидра, чемпион регенерации, способен восстановить целую особь из любого фрагмента тела. Он даже может оставаться живым, когда все его нейроны исчезают. Исследователи из Женевского университета (UNIGE) обнаружили, как это происходит: клетки эпителиального типа изменяют свою генетическую программу, сверхэкспрессируя ряд генов, среди которых некоторые участвуют в различных нервных функциях. Изучение клеточной пластичности гидры может повлиять на исследования в контексте нейродегенеративных заболеваний. Результаты опубликованы в Philosophical Transactions of the Royal Society.

Группа Бриджит Гальо, профессора кафедры генетики и эволюции UNIGE, изучала функционирование стволовых клеток и клеточную пластичность полипа: «его нервная система регулирует, в частности, сокращения, пищевое поведение, движение или плавание. Если стволовые клетки, ответственные за его обновление, истощены, гидра все еще может развиваться, даже когда все ее нейроны исчезли. Мы хотели понять, как это возможно».

Усиление способности других клеток к восприятию

Исследователи сравнили экспрессию генов на различных участках тела у полипов, лишенных или не лишенных нервных стволовых клеток. Они наблюдали изменение генетической программы у животных, истощенных этими клетками: «Мы идентифицировали 25 сверхэкспрессируемых генов в эпителиальных клетках, клетках, формирующих покровные ткани гидры. Некоторые из этих генов участвуют в различных нервных функциях, таких как нейрогенез или нейротрансмиссия», — говорит Иван Венгер, соавтор статьи.

«Эпителиальные клетки не обладают типичными нейронными функциями. Однако потеря нейрогенеза у гидры заставляет эпителиальные клетки соответствующим образом изменять свою генетическую программу, указывая на то, что они готовы взять на себя некоторые из этих функций. Эти "естественно" генетически модифицированные эпителиальные клетки, вероятно, усиливают свою чувствительность и реакцию на сигналы окружающей среды, чтобы частично компенсировать отсутствие нервной системы», — объясняет Ванда Бузгариу, соавтор статьи. Детали этих новых функций еще предстоит открыть, как и то, как эпителиальные клетки осуществляют сверхэкспрессию этих генов и, таким образом, адаптируют свою генетическую программу.

Клеточная пластичность поддерживает молодость

Изучение клеточной пластичности гидры может быть актуально в контексте нейродегенеративных заболеваний. Действительно, некоторые из генов, идентифицированных у этого животного, играют важную роль в клеточном репрограммировании или нейрогенезе у млекопитающих. Исследователи задаются вопросом: возможно ли восстановить сенсорные или секреторные функции из других типов клеток, когда некоторые нейроны дегенерируют?

Это исследование также позволяет вернуться к истокам нервных систем. Эпителиальные клетки, скорее всего, предшествовали нервным клеткам, выполняя некоторые из их функций, хотя и гораздо медленнее. «Потеря нейрогенеза у гидры может дать возможность наблюдать обратный эволюционный процесс, потому что она проливает свет на репрессированный древний генетический инструментарий. Атавизм эпителиальных клеток, когда они, скорее всего, также обладали протонейронными функциями», — заключает Бриджит Гальо.