Белки тубулины — общий механизм асимметричного расположения органов у растений, червей, лягушек и человека
Биологи из Университета Тафтса впервые показали, что класс белков, формирующих цитоскелет клетки — тубулины — управляет асимметричным расположением внутренних органов у широкого спектра видов: растений, нематод, лягушек и человеческих клеток на самых ранних стадиях развития.
«Понимание этого механизма важно для диагностики, предотвращения и возможной коррекции врожденных дефектов, возникающих при аномальном расположении органов», — говорит Майкл Левин, старший автор статьи.
Исследование также предполагает, что происхождение устойчивой асимметрии — древнее, существовавшее ещё до того, как растения и животные независимо стали многоклеточными организмами. Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences (июль 2012).
Тубулины работают у разных видов
Ранее считалось, что ключевую роль в определении расположения органов играют реснички — вращающиеся структуры на поверхности клеток, которые на поздних стадиях направляют поток эмбриональной жидкости. Однако многие виды развивают асимметрию без ресничек.
Команда Левина сосредоточилась на тубулинах. Известно, что мутации в этих белках влияют на асимметрию растения Arabidopsis.
- Исследователи ввели мутированные тубулины в ранние эмбрионы лягушек.
- Результат: у головастиков внутренние органы располагались случайным образом — слева или справа.
- Последующие эксперименты показали, что мутированные тубулины аналогично влияют на асимметрию нервной системы у нематод и на функцию человеческих клеток в культуре.
Ключевые выводы:
- Тубулины — уникальные белки в пути формирования асимметрии, действующие у эволюционно далёких видов.
- Мутированные тубулины нарушали асимметрию, только если их вводили сразу после оплодотворения, а не после первого или второго деления клетки. Это указывает, что нормальный цитоскелет запускает асимметрию на крайне ранних стадиях эмбриогенеза, задолго до появления ресничек.
- Тубулины играют решающую роль в движении других молекул к левой и правой сторонам раннего зародыша.
«Поразительно, что одни и те же белки устанавливают асимметрию у столь разных организмов, как растения, нематоды и лягушки, и даже влияют на симметрию в культуре человеческих клеток», — отмечает Сьюзан Хейнс из NIH.