Фермент Kdm7a обеспечивает правильное формирование плана тела эмбрионов мыши
План тела организма, отточенный тысячелетиями эволюции, настолько тонко настроен, что даже небольшое отклонение может быть губительно для выживания и репродуктивного успеха. Исследователи из Университета Цукубы выяснили, как фермент лизин-деметилаза 7a (kdm7a) обеспечивает правильное развитие эмбриона мыши от головы до хвоста, регулируя экспрессию Hox-генов. Поскольку эти гены, главные регуляторы морфогенеза эмбриона, высоко консервативны в эволюции, результаты в разной степени применимы к низшим видам и ко всем позвоночным, включая человека.
Hox-гены определяют области вдоль оси голова–хвост развивающегося эмбриона для формирования соответствующих структур; у позвоночных они задают количество и последовательную форму костей позвоночника.
Используя технологию редактирования генов CRISPR-Cas9, команда создала нокаутных мышей (Kdm7a−/−), введя мутацию сдвига рамки считывания. В результате были получены мыши с мутациями, приводящими к синтезу укороченных белков Kdm7a, лишённых деметилазной активности.
Анализ постнатального скелета показал:
- У всех мышей дикого типа был нормальный осевой скелет.
- Все Kdm7a−/− мыши и некоторые гетерозиготные мутанты демонстрировали трансформацию позвонков: некоторые позвонки приобретали характеристики и отростки своих передних соседей.
Исследователи также использовали RNA-секвенирование для изучения экспрессии Hox-генов во время эмбриогенеза. Результаты подтверждают функциональную роль опосредованного Kdm7a транскрипционного контроля, особенно задних Hox-генов, и предполагают, что в этом процессе может быть задействовано регулирование репрессивной гистоновой метки H3K9me2.
«Наши данные помогают объяснить морфогенез вдоль передне/задней оси у эмбриона мыши и, как следствие, у всех позвоночных, включая человека», — говорит старший автор работы доктор Ясухару Канки.