Исследование раскрывает уникальный механизм регуляции генов

Исследование уникального позвоночного — морской миноги — показало, что более тысячи генов удаляются в ходе её раннего развития. Парадоксально, но эти гены теряются во всём развивающемся эмбрионе, кроме специализированного компартмента — первичных половых клеток (ППК). ППК можно считать эмбриональными стволовыми клетками, которые в конечном итоге используются для создания следующего поколения миног.

Вычислительный анализ показал, что значительное число генов, теряемых в эмбрионе, имеют признаки плюрипотентности. Это предполагает, что они могли бы оказывать нежелательные эффекты, если бы случайно активировались в организме. По сути, подвергаясь запрограммированной перестройке генома и потере генов в ходе эмбриогенеза, минога «запечатывает» эти гены в небольшом зародышевом компартменте, чтобы предотвратить их ошибочную экспрессию и связанные с этим проблемы (например, развитие рака).

Исследование было завершено в Институте Бенароя (BRI) и недавно опубликовано в качестве ключевой статьи в Current Biology.

Открытие основано на предыдущей работе группы, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences в 2009 году. Крис Амемия, PhD, главный исследователь: «Наше новое исследование подтверждает, что у миног происходит массовая запрограммированная перестройка и потеря генома на ранних стадиях развития. Гены ограничены зародышевой линией, что указывает на более глубокую биологическую стратегию регуляции генома для точного нормального функционирования. Эта стратегия устраняет возможность экспрессии генов вредоносными способами. Люди же должны контролировать эти гены с помощью других, не столь надёжных, эпигенетических механизмов».

Значение работы:

• Изучение запрограммированной перестройки генома у миног даёт представление о том, как геномы позвоночных сохраняют стабильность.
• Исследования на эволюционно далёких видах могут дать уникальное понимание фундаментальных биологических концепций, применимое к здоровью человека.
• Выявление молекулярных и развивающих механизмов регуляции генома у миног может иметь значение для лечения болезней.

Морские миноги — это «базальные» позвоночные, лишённые челюстей, с уникальными свойствами, представляющими научный интерес, включая необычную иммунную систему и способность к полной регенерации спинного мозга. Исследование стало возможным благодаря методам высокопроизводительного секвенирования, вычислительному анализу и грантам от NSF, NIH и Howard Hughes Medical Institute.