Роль морфогенов в росте конечностей: новые данные от дрозофилы

Исследователи из Лаборатории контроля развития и роста в IRB Barcelona выяснили, что ген Dpp (BMP у человека) играет двойную роль в структурной организации и росте крыльев плодовой мушки Drosophila melanogaster. Исследование, опубликованное в журнале eLife, показывает, что Dpp необходим для роста ткани, но «его градиент не направляет рост крыла», — объясняет Марко Милан, профессор ICREA и руководитель исследования. Эта и две другие работы, одновременно опубликованные в eLife, завершают интенсивные научные дебаты о функции Dpp и других морфогенов в развитии.

Морфогены — это молекулы, образующие градиенты концентрации в тканях и передающие сигналы между клетками. «В крыле Drosophila melanogaster есть несколько морфогенов, таких как Dpp (BMP у человека) и Wingless (Wnt у человека), которые необходимы для роста», — поясняет Лара Баррио, первый автор исследования. Учёные изучили, как Dpp регулирует рост, и проанализировали поведение клеток при изменении уровня Dpp.

Роль градиента концентрации Dpp в регуляции ткани была предметом ожесточённых споров. Морфогены считались ответственными за этот процесс, однако три новых исследования, использующих разные методы, приходят к выводу: морфогены необходимы для роста, но их градиенты концентрации напрямую этим процессом не управляют.

«Мы знаем, что градиент этого конкретного морфогена влияет на структурную организацию или идентичность ткани, но разные уровни Dpp по всей ткани не влияют на рост. То есть, растёт ткань или нет, зависит от наличия или отсутствия Dpp. Его градиент не имеет значения», — объясняет Марко Милан.

Так что же регулирует конечный размер структуры крыла дрозофилы? «Не градиенты морфогенов. Должен существовать другой, пока неизвестный механизм, и крыло мухи — идеальная модель для ответа на этот вопрос», — говорит Марко Милан.

Эти данные согласуются с представлениями о морфогене Sonic hedgehog в конечностях позвоночных. Градиенты этой молекулы влияют на идентичность ткани (например, чтобы пальцы руки отличались друг от друга), но не регулируют рост. Таким образом, понимание того, как формируются и развиваются структуры у дрозофилы, открывает путь к изучению развития позвоночных и врождённых дефектов у человека.