Как африканская полосатая мышь получила свои полосы

Ген Alx3 блокирует дифференцировку клеток, производящих пигмент в коже африканской полосатой мыши, что приводит к образованию характерных светлых полос. Исследование, опубликованное в Nature, показывает, что тот же ген определяет рисунок полос у североамериканских бурундуков, а схожие полосатые узоры эволюционировали независимо в этих двух группах животных.

Механизм формирования полос

• Во время эмбриогенеза меланоциты (клетки, производящие пигмент) не дифференцируются в областях, соответствующих светлой полосе, что приводит к росту светлой шерсти.
• Сравнительный анализ экспрессии генов выявил, что Alx3 высоко экспрессируется в коже под светлой полосой, но не в темных областях.
• У обычных лабораторных мышей Alx3 экспрессируется только на брюхе, а у полосатой мыши — также и в полосатом рисунке на спине. Это указывает на кооптацию гена из его роли в формировании светлого брюха.

Действие гена Alx3

• Белок ALX3 является транскрипционным фактором. Он связывается с промотором и подавляет активность гена MITF — известного регулятора дифференцировки меланоцитов.
• Эксперименты с избыточной экспрессией Alx3 в эмбрионах мышей (с помощью лентивируса) приводили к нарушению дифференцировки меланоцитов и снижению синтеза пигмента.
• Подавление Alx3 с помощью малых шпилечных РНК, наоборот, увеличивало синтез меланина.

Конвергентная эволюция

Анализ биопсий кожи североамериканского бурундука, эволюционно отделенного от африканской мыши на 70 миллионов лет, показал сходную картину экспрессии Alx3. Это означает, что один и тот же механизм независимо эволюционировал в двух линиях для одной цели.

Перспективы исследований

Ученые планируют выяснить, что контролирует пространственно-временную экспрессию Alx3, и может ли изменение этого паттерна объяснить эволюционное разнообразие цветовых узоров в природе.