Изменение генетического «рецепта» у протохордовых
Небольшое изменение в «рецепте» экспрессии генов у модельного организма Ciona intestinalis приводит к значительным изменениям в развитии сенсорных клеток.
В новом исследовании, опубликованном в PNAS, группа учёных из Университета Цукубы изучила роль гомеобоксного гена POU IV в развитии нейросенсорных клеток у протохордового Ciona intestinalis (асцидии). Ciona используется как модельная система для изучения изменений экспрессии генов в ходе развития.
В процессе развития у Ciona формируются несколько типов сенсорных нейронов, включая пальпальные сенсорные клетки (PSCs) и биполярные нейроны хвоста (BTNs). Считается, что спецификация этих типов клеток регулируется геном POU IV, у которого есть аналог у позвоночных — BRN3. Учёные манипулировали экспрессией POU IV в ходе развития и оценили изменения в экспрессии генов на уровне отдельных клеток.
«Анализ транскриптомики единичных клеток позволил нам изучить отдельные клетки в организмах и проанализировать, как их профили экспрессии генов изменились в результате изменений в экспрессии POU IV», — объясняет ведущий автор профессор Такео Хори.
Исследователи обнаружили, что изменение экспрессии POU IV привело к расширенной экспрессии сенсорных клеток, включая новые гибридные типы клеток, сочетающие характеристики как PSCs, так и BTNs, а также клетки, экспрессирующие уникальный набор генов, ранее не наблюдавшейся у Ciona, — «синтетический генный набор».
«Чтобы лучше понять процессы, лежащие в основе наших наблюдений, мы изучили экспрессию Foxg и Neurogenin — двух вышестоящих регуляторов POU IV», — говорит профессор Хори.
Результаты показали, что ошибочная экспрессия POU IV приводит к активации Foxg и Neurogenin, что может лежать в основе развития гибридных сенсорных клеток и экспрессии синтетического генного набора. Это исследование проливает свет на потенциальные эффекты манипуляций с генами в ходе развития и подчёркивает необходимость точных стратегий для исключения индукции нежелательных типов клеток при клеточном репрограммировании.