Регуляция генов эмбриона через механические силы

Новое исследование показывает, что в развитии эмбрионов важную роль играют не только генетические программы, но и механические сигналы.

• Механотрансдукция в развитии: Ранее считалось, что развитие эмбрионов и дифференцировка клеток строго следуют генетической программе. Однако команда Ульриха Технау из Венского университета в исследовании, опубликованном в PNAS, продемонстрировала, что механотрансдукция — способность клеток преобразовывать механические силы в биохимические сигналы — также регулирует экспрессию генов.
• Эксперимент на актинии: Ученые исследовали раннее развитие морской звездчатой актинии Nematostella vectensis. Химическое ингибирование клеточного миозина не только блокировало морфогенетическое движение гаструляции, но и отменяло экспрессию ключевого гена-регулятора развития brachyury.
• Восстановление давлением: При этом внешнее механическое давление, приложенное к таким эмбрионам, могло активировать или восстанавливать экспрессию brachyury. Этот ген играет древнюю, консервативную роль в развитии почти всех животных.
• Молекулярный механизм: Экспрессия brachyury через механотрансдукцию у актинии зависит от β-катенина — ключевого белка с двойной ролью в межклеточной адгезии и регуляции генов.
• Древний принцип: Авторы предполагают существование петли обратной связи, где механическая и генетическая регуляция работают вместе для надежной экспрессии brachyury. Поскольку β-катенин-зависимая механотрансдукция обнаружена и у других животных (рыбка данио, плодовая мушка), этот принцип регуляции генов, вероятно, существует как минимум 600 миллионов лет — со времени эволюционного разделения позвоночных, насекомых и морских анемон.