Как клетки эмбриона обретают независимость
В первые часы после оплодотворения клетки раннего эмбриона начинают самостоятельно производить белки — строительные блоки для клеток и органов. Их собственный, уникально составленный генетический материал служит чертежом. У позвоночных стартовый сигнал для этого процесса исходит от трех материнских белков, которые связываются с ДНК потомства. Новые данные, полученные доктором Мэйцзян Гао из исследовательской группы доктора Дарьи Онищчук в Институте биологии I Фрайбургского университета, теперь показывают на модели рыбки данио-рерио, как два из этих трех стартовых белков яйцеклетки выполняют свои роли и как они действуют в дальнейшем развитии. Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.
«Мы показали, как белки Pou5f3 и Sox19b функционируют в разные моменты эмбрионального развития и в разных областях эмбриона», — говорит биолог об интегративном подходе исследования. Она проводит свои исследования в Центре передового опыта CIBSS (Центр интегративных исследований биологической сигнализации) Фрайбургского университета, ученые которого стремятся понять сигнальные процессы на всех масштабах. В исследовании также участвовали проф. Йенс Тиммер и Маркус Розенблатт из Института физики Фрайбургского университета.
Важные молекулы для исследований стволовых клеток
Сходные человеческие белки, так называемые гомологи Pou5f3 и Sox19b, используются в исследованиях для искусственного получения стволовых клеток из клеток человеческой кожи. «По этой причине точная роль этих факторов в развитии также представляет большой интерес для науки и медицины», — говорит Онищчук.
Чтобы точно определить, какие гены и каким образом контролируются этими двумя белками и как они взаимодействуют, биолог и ее команда изучили развитие эмбрионов рыбки данио-рерио. Они вызвали мутации в генах для Pou5f3 и Sox19b, чтобы рыбы больше не производили эти регуляторные белки. Таким образом им удалось продемонстрировать, что два белка имеют независимые задачи. Однако оба они действуют на ДНК, связываясь с регуляторными областями генов и делая гены свободно доступными для клеточного аппарата.
Контроль генов в спящем режиме
Кроме того, команда обнаружила, что Pou5f3 и Sox19b подавляют поздние генетические программы. «Они удерживают важные процессы в спящем режиме, чтобы они не запускались до более позднего времени, когда приближается соответствующий этап развития», — описывает Онищчук. «Это касается генов, ответственных за развитие органов». Однако, по-видимому, Pou5f3 и Sox19b являются определяющими факторами для активации генов только на вентральной (брюшной) стороне эмбриона. На дорсальной (спинной) стороне они неэффективны. Онищчук хочет выяснить причину этого: «Нам любопытно узнать, что берет на себя эту функцию здесь и происходят ли эти белки также от матери».