Ключевой регулятор созревания половых органов
Половое созревание — период масштабных изменений морфологии и функций организма. О том, что запускает весь процесс, известно относительно мало. Благодаря исследованиям на крошечном черве C. elegans группа Хельге Гросханса приближается к пониманию генетического контроля начала полового созревания. Недавно они раскрыли механизм, инициирующий созревание половых органов.
Ген let-7 считается фундаментальным регулятором времени развития у организмов, столь разных, как черви и млекопитающие. Он производит небольшую РНК, известную как микроРНК let-7, которая может «заглушать» другие гены. У модельного организма C. elegans let-7 контролирует переход от ювенильной стадии к взрослой особи. Этот переход, подобно человеческому пубертату, включает формирование зрелых половых органов: вульвоматочно-маточного тракта у гермафродитов и хвоста у самцов. (У C. elegans нет самок — только гермафродиты, которые могут самооплодотворяться или спариваться с менее многочисленными самцами.) Жизненная важность let-7 подчеркивается тем фактом, что черви с нефункциональным let-7 умирают драматической смертью: они разрываются через вульву!
В исследовании, опубликованном в Life Science Alliance, группа Хельге Гросханс представляет новые данные о том, как let-7 контролирует половое созревание червя. Используя прецизионное геномное редактирование, исследователи целенаправленно вмешались в регуляцию одной или всех мишеней let-7. Они обнаружили, что единственной релевантной мишенью let-7 для формирования половых органов является мРНК под названием lin-41. Эта мРНК кодирует РНК-связывающий белок, который подавляет четыре другие мРНК. Таким образом, let-7 ингибирует lin-41, который, в свою очередь, больше не может подавлять экспрессию четырёх генов; эти гены экспрессируются и способствуют переходу червя во взрослую стадию.
«Хотя масштабные исследования пути контроля времени развития у C. elegans помогли идентифицировать многих его участников, мы всё ещё плохо понимаем, как эти игроки функционируют вместе. С этим исследованием мы начинаем заполнять пробелы и выяснять молекулярные механизмы, лежащие в основе перехода от ювенильной стадии к взрослой — важного перехода в жизни червей и людей», — говорит Гросханс. — «Интересно, что нарушения сроков полового созревания у человека были связаны с генетическими вариациями, изменяющими активность let-7. Поэтому будет интересно изучить, контролирует ли млекопитающий LIN41 также созревание половых органов у млекопитающих и, возможно, другие события, связанные с пубертатом».
Гросханс также отмечает, что исследование даёт неожиданное представление о другой области — функции микроРНК. «Часто считается, что микроРНК действуют через сетевое взаимодействие, при котором они умеренно, но скоординированно подавляют множество мишеней. Однако наша работа ясно демонстрирует, что микроРНК let-7 функционирует через всего одну мишень — lin-41. Хотя для других микроРНК отсутствуют эксперименты, сравнимые с тем, что мы сделали здесь для let-7, есть и другие случаи, которые лучше соответствуют модели лишь одной или нескольких ключевых мишеней микроРНК. Следовательно, можно поставить под сомнение, действительно ли модель сетевого взаимодействия описывает преобладающий способ функционирования микроРНК у животных».