Новое исследование на рыбках данио раскрывает механизмы формирования позвоночника
Ученые Northwestern Medicine выяснили новые детали о том, как формируется позвоночный столб у развивающихся позвоночных, согласно исследованию, опубликованному в Developmental Cell.
Хотя было известно, что развитие и сегментация позвоночника контролируются колебаниями белков и межклеточных сигналов, точные механизмы, лежащие в основе сегментации позвонков, оставались загадкой.
Новые данные помогут ученым лучше понять, как развивается позвоночник, и могут помочь в разработке терапии врожденного сколиоза, заявил старший автор исследования Эртугрул Озбудак.
Предыдущие исследования лаборатории Озбудака показали, что сегментация позвоночника включает два набора молекулярных игроков:
- Первый действует как «часы», контролируя частоту образования сомитов — эмбриональных предшественников позвоночника.
- Второй действует как молекулярный «нож», определяя, где разместить границы между сомитами.
В текущем исследовании ученые проанализировали формирование позвоночника у рыбок данио, чтобы понять, как взаимодействуют эти пути.
Ключевые открытия:
- С помощью биомолекулярного анализа флуоресцентной комплементации ученые обнаружили, что белки «часов» — Her1 и Her7 — напрямую взаимодействуют с фосфатазами Dusp4 и Dusp6.
- Ингибирование фосфатазной активности белков Dusp привело к тому, что уровни фосфорилированной киназы ERK не колебались, как ожидалось, а сомиты у рыбок данио не формировали правильных границ.
Вывод: Ученые обнаружили молекулярную связь между факторами транскрипции сегментационных «часов» и киназой ERK («молекулярным ножом»). Факторы транскрипции стабилизируют фосфатазы Dusp, которые, в свою очередь, дефосфорилируют и ингибируют активность киназы ERK, определяя положение границ сегментов.
Это взаимодействие устанавливает фундаментальный план тела позвоночных. Результаты также показывают, что на эти молекулярные пути можно влиять фармакологически, что может быть полезно для разработки терапии врожденного сколиоза.
«Чем больше мы узнаем о молекулярных недостающих звеньях в этом процессе, тем лучше понимаем причину и этиологию врожденных дефектов», — отметил Озбудак.
Дальнейшие исследования будут направлены на изучение структуры этих белковых взаимодействий и поиск других возможных участников процесса.