Исследование выявило генетические "переключатели", контролирующие регенерацию всего тела

Некоторые животные способны на удивительные вещи: саламандра может отрастить отрезанную конечность, а геккон — отбросить и заново отрастить хвост. Некоторые организмы, такие как планарии, медузы и актинии, способны регенерировать всё тело после разрезания пополам.

Группа исследователей под руководством доцента Манси Шриваставы пролила новый свет на этот процесс, обнаружив ряд переключателей в ДНК, которые, по-видимому, контролируют гены, отвечающие за регенерацию всего тела. Исследование описано в статье, опубликованной 15 марта в журнале Science.

Используя в качестве модели трёхполосого червя Hofstenia miamia, Шривастава и постдок Эндрю Герке обнаружили, что участок некодирующей ДНК контролирует активацию "главного управляющего гена" — early growth response (EGR). После активации EGR управляет множеством других процессов, включая или выключая другие гены.

Как работает "главный выключатель"

Исследователи выяснили, что для запуска регенерации плотно упакованная ДНК в клетках червя должна стать более открытой, чтобы сделать доступными новые участки для активации. Герке идентифицировал до 18 000 областей генома, которые меняются в процессе регенерации.

Ключевой вывод: ген EGR действует как "главный выключатель". Без его активации регенерация невозможна. "Если у вас нет Egr, ничего не происходит... все нижестоящие гены не включаются, другие переключатели не работают", — пояснила Шривастава.

Новая модель и значение для эволюции

Важной частью работы стала публикация первого полного генома представителя этого типа животных. Трёхполосый червь представляет собой новую модель для изучения регенерации, находясь в важном филогенетическом положении, что позволяет делать выводы об эволюции этой способности.

Почему люди не могут регенерировать?

Ген, аналогичный EGR, присутствует и у людей. Он активируется при стрессе или повреждении клеток. Учёные предполагают, что разница заключается не в наличии самих генов, а в их "схеме подключения" — в том, с какими участками ДНК они взаимодейруют. Ответ, вероятно, кроется в некодирующей части генома, которая составляет около 98% всей ДНК.

Дальнейшие исследования

Учёные планируют выяснить, используются ли при регенерации те же генетические переключатели, что и в процессе эмбрионального развития. Они также намерены детальнее изучить, как именно EGR и другие гены активируют процесс восстановления.

Исследование подчёркивает важность изучения не только кодирующих белки 2% генома, но и остальных 98% некодирующей ДНК, которые играют ключевую регуляторную роль в таких сложных процессах, как регенерация всего тела.