Эволюция регуляции роста эмбриона: открытие на основе изучения ехидны

Международная команда учёных, включая специалистов из Университета Аделаиды, обнаружила молекулярное изменение у ехидн, которое позволило обоим родителям влиять на рост эмбриона во время беременности у млекопитающих.

Авторы работы, опубликованной в престижном журнале Science, утверждают, что это открытие проливает свет на эволюцию регуляции роста эмбриона у млекопитающих.

Соавторами исследования выступили адъюнкт-профессор Брайони Форбс и адъюнкт-профессор Франк Грютцнер из Школы молекулярных и биомедицинских наук Университета Аделаиды. Работу возглавили исследователи из Оксфордского и Бристольского университетов.

Уникальность австралийских млекопитающих

Ехидны и утконосы — уникальные яйцекладущие млекопитающие (однопроходные), которые эволюционировали гораздо раньше человека. Интересно, что у них всё ещё присутствует период фетально-материнского обмена во время их короткой 2–3-недельной «беременности». Эти уникальные австралийские однопроходные можно рассматривать как «промежуточное звено» между яйцекладущими птицами и внутриутробным развитием млекопитающих, что было ключевым для данного открытия.

Молекулярная основа «родительского конфликта»

Переход от яйцекладущего развития к длительной беременности вызвал эволюцию так называемого «родительского конфликта» за материнские ресурсы, предоставляемые плоду у млекопитающих.

На молекулярном уровне центральную роль в этом конфликте между отцом и матерью играют фактор роста IGF2 и его ингибитор — рецептор IGF2. Считается, что это приводит к активности генов в зависимости от родительского происхождения. Это означает, что из двух копий гена igf2 активна та, что унаследована от отца, что способствует росту и извлечению энергии от матери. Копия матери при этом неактивна, чтобы ограничить рост эмбриона и сохранить её энергию для будущего потомства.

Для рецептора IGF2, подавляющего рост, настройки противоположны: отцовский ген «выключен», а материнский — «включен».

До сих пор было неясно, как именно IGF2 и его рецептор оказались вовлечены в этот уникальный для млекопитающих родительский «перетягивание каната».

Ключевое открытие

Новая статья в Science сообщает о детальной структуре рецептора igf2 у птиц, однопроходных, опоссума и человека. Исследование раскрывает, как структура белка рецептора igf2 изменилась у млекопитающих таким образом, что позволила связывать IGF2 и ингибировать его действие.

Это первое молекулярное доказательство того, как эти два гена стали инструментом родительского конфликта за рост эмбриона у млекопитающих. Это важный шаг в понимании того, почему некоторые гены регулируются по-разному у отцов и матерей.