Ученые из Университета Бата помогли выяснить, почему косяки рыб светятся серебром, когда они извиваются в воде, изучая, как блестящие серебряные клетки образуются у рыбок данио.
У млекопитающих, включая человека, существует только один тип пигментных клеток; меланоцит. Эти клетки обычно черного или коричневого цвета, отвечают за окраску кожи и волос и лежат в основе меланомы рака кожи.
Однако рыбы образуют несколько типов пигментных клеток, а не только меланоциты. У рыбок данио, помимо черных меланоцитов, тело окрашено желтыми ксантофорами и блестящими серебристыми клетками, называемыми иридофорами.
Вопрос о том, как возникают разные клетки, является основным вопросом в биологии стволовых клеток и биологии развития, и эта работа лаборатории профессора Роберта Келша на кафедре биологии и биохимии проливает свет на этот вопрос.
проф. Группа Келша изучает рыбок данио, маленьких тропических рыбок, главным образом потому, что с ними легко работать, они доступны для генетических манипуляций и имеют прекрасно прозрачные эмбрионы. Это позволяет ученым легко изучать интересующие клетки.
Различные типы пигментных клеток происходят из типа стволовых клеток, называемых клетками нервного гребня, из которых, помимо прочего, образуются различные типы нейронов и скелетных клеток.
В этой последней статье ведущий автор, доктор Клейо Петратоу, и ее коллеги использовали необычную комбинацию генетических методов и математического моделирования, чтобы определить, как ряд ключевых генов взаимодействует и заставляет клетку нервного гребня становиться серебряным иридофором..
Ключевые гены были идентифицированы с помощью генетических манипуляций, демонстрирующих, что когда их функция утрачена, иридофоры не могут образовываться. Но это не объясняло, как эти гены работали вместе, этот процесс усложнялся тем фактом, что клетки нервного гребня интенсивно мигрировали по телу в процессе своего развития.
Используя кропотливую оценку генетически измененных рыбок данио и пристальное внимание к интерпретации состояния клеток во время их миграции, они смогли проанализировать функциональные отношения между этими генами, идентифицируя то, что известно как генная регуляторная сеть. (своего рода схема генетической проводки), объясняющая, как клетка нервного гребня решает стать иридофором.
проф. Команда Келша использовала еще один метод, математическое моделирование, для уточнения этой сети. Работая с коллегами из Университета Суррея, они разработали серию простых математических моделей, описывающих альтернативные способы организации сети, и использовали компьютерное моделирование их поведения, чтобы определить наиболее предпочтительный вариант.
Д-р Петратоу сказал: «Сочетание видов детальной генетики развития, которую позволяют рыбки данио, со строгим математическим моделированием, действительно помогло нам обнаружить гены, лежащие в основе формирования иридофоров, и определить структуру их взаимодействия. так, как не позволила бы простая генетика».
Профессор Келш добавил: «Теперь мы находимся в отличном положении, чтобы интегрировать эти данные с аналогичными междисциплинарными исследованиями меланоцитов, чтобы понять, как на самом деле работает выбор судьбы стволовых клеток».
Этот подход широко применяется в биологии стволовых клеток, а также показывает, как рыба может светиться.
Исследование опубликовано в PLOS Genetics.