Идентифицированы ключевые гены и белки, отвечающие за регенерацию ампутированных ног у сверчков

Двупятнистый сверчок Gryllus bimaculatus обладает выдающейся способностью регенерировать утраченную дистальную часть ноги. Однако механизмы, лежащие в основе этой регенерации, оставались неясными. Новое исследование выявило ключевые гены и белки, участвующие в эпигенетических изменениях, которые делают регенерацию возможной.

После потери ноги у сверчка формируются скопления клеток (бластема), способные дифференцироваться в различные типы для восстановления утраченной части. Подобный процесс наблюдается и у других регенеративных животных (плоских червей, насекомых, рыб, лягушек, саламандр). Однако процессы дедифференцировки и повторной дифференцировки клеток при регенерации ног были неизвестны.

Считается, что за эти процессы ответственны эпигенетические изменения — наследуемые изменения в экспрессии генов, не связанные с изменением последовательности ДНК. Они могут происходить через химические модификации аминокислот, такие как метилирование или деметилирование остатка лизина 27 гистона H3 (H3K27), которые могут подавлять или усиливать экспрессию генов.

В предыдущей работе исследователи выявили усиление экспрессии нескольких эпигенетических модификаторов во время регенерации. Теперь они сосредоточились на двух генах: Gb'E(z) и Gb'Utx.

С помощью РНК-интерференции (RNAi) ученые подавили экспрессию этих генов у сверчков. После ампутации ног у таких сверчков регенерация шла с аномалиями:

• При подавлении Gb'E(z) регенерировала нога с дополнительным сегментом тибии (Gb'E(z)^RNAi).
• При подавлении Gb'Utx в регенерированных ногах наблюдались дефекты суставов (Gb'Utx^RNAi).

Эти эффекты связаны с эпигенетическими изменениями, которые вносят данные гены через метилирование и деметилирование белка гистона H3K27me3. Гены Gb'E(z) и Gb'Utx эпигенетически регулируют гены, отвечающие за паттерн (план строения) ноги, вовлеченные в регенерацию. Их подавление вызывает неправильную экспрессию этих генов и приводит к аномальной регенерации.

Это исследование вносит ясный вклад в понимание эпигенетической регуляции экспрессии генов во время регенерации тканей.