Взаимодействие генов SOX5 и SOX10 раскрывает механизмы эволюции новых типов клеток

Учёные из Университета Бата (Великобритания) совместно с японскими коллегами исследовали, как взаимодействуют гены семейства SOX в процессе развития клеток у рыбок данио-рерио (zebrafish) и медаки (medaka). Это взаимодействие оказалось контекст-зависимым и различается между видами, что даёт ключ к пониманию того, как в ходе эволюции могут возникать новые типы клеток.

Ключевые гены и их роль

  • Гены SOX (около 20) кодируют SOX-факторы транскрипции — белки, которые регулируют активность других генов. Они играют ключевую роль в развитии клеток мозга, стволовых и других специализированных клеток у всех животных.
  • SOX10 давно ассоциирован с заболеваниями, при которых нарушается образование меланоцитов и нейронов (синдром Ваарденбурга, болезнь Гиршпрунга).

Исследование пигментных клеток

Учёные сосредоточились на развитии пигментных клеток:

  • Данио-рерио имеют три типа: меланоциты, иридофоры и ксантофоры.
  • Медака обладает теми же тремя типами плюс дополнительным — лейкофорами.

Исследовали взаимодействие белков SOX10 и SOX5.

Результаты: сходства и различия

  • Общее: Белок SOX10 необходим для развития трёх общих типов пигментных клеток у обоих видов.
  • Данио-рерио: SOX5 слегка подавляет (downregulated) действие SOX10 при формировании всех трёх типов клеток.
  • Медака: Взаимодействие сложнее и зависит от типа клетки:
    • Для меланоцитов и иридофоров SOX5 также подавляет SOX10.
    • Для ксантофоров и лейкофоров SOX5 и SOX10 действуют совместно, но противоположным образом: они подавляют образование лейкофоров и способствуют развитию ксантофоров.

Эволюционные выводы

Профессор Роберт Келш отметил, что взаимодействие одних и тех же белков меняется в зависимости от контекста. Учёные предполагают, что это связано с эволюцией нового типа клеток — рефлекторного лейкофора — у медаки. Ранее было показано, что лейкофор можно рассматривать как генетически модифицированный ксантофор. Изменение взаимоотношений SOX5 и SOX10 в процессе формирования ксантофора могло быть ключевым для этой эволюционной модификации.

Исследование опубликовано в журнале PLOS Genetics.