Во время развития эмбриона каждая отдельная клетка должна знать, кто она, где она находится и что она должна делать. Важна полярность клетки: где верх, где низ, где перед и зад? Только когда клетка правильно поляризована, она может изменить форму именно так, как это необходимо для формирования определенной структуры или органа.
Хорошие вещи требуют времени - прорыв после 20 лет исследований
Полярность клеток контролируется относительно небольшой группой генов, которые почти не изменились у всех высших животных на протяжении миллионов лет.«Почти двадцать лет назад мой первый аспирант обнаружил интересный безымянный ген, который, вероятно, участвовал в полярности», - говорит профессор Андреас Водарз из CECAD. Первые тесты были многообещающими - хотя ген оказался очень мутабельным. Вначале казалось, что ген кодирует белок среднего размера, состоящий примерно из 900 аминокислот. Постепенно стало ясно, что на самом деле ген намного больше и содержит информацию о белке почти в два раза большем. В конце концов, белок у дрозофилы можно было нокаутировать, но, как ни удивительно, мутировавшие животные оказались жизнеспособными. «Большинство генов, важных для полярности, необходимы, и организмы без них не могут жить. Поскольку результат не оправдал наших ожиданий, ген на какое-то время оказался в ящике стола», - объясняет Водарц.
Почти десять лет спустя другой докторант, Хамзе Беати, провел эксперименты, которые дали первые намеки на функционирование гена. Беати произвела трансгенный штамм мух, который производил избыток белка в клетках. Результат был поразительным: клетки изменили свою форму и сжались в верхней части. При наблюдении сверху клетки выглядели значительно меньше, что привело к названию гена: «маленький». Противоречие было очевидным. С одной стороны, низкорослость оказала большое влияние на форму клеток, но мухи-мутанты все же могли обходиться без нее. Как это могло быть?
Генные продукты хранятся в яйцеклетках
Ирина Пик, аспирантка номер три и соавтор публикации, совершила прорыв в 2016 году. -белки яйцеклетки. У маленьких мутантных эмбрионов, где материнское поколение уже было мутантным и не могло хранить белки в яйцеклетке, формирование формы вышло из-под контроля. «Маленький размер важен для правильной формы клеток. У эмбрионов, полностью отсутствующих, мы видим, что клетки рыхлые и больше не имеют напряжения», - говорит Ирина Пик. «Эти клетки не способны выполнять скоординированные изменения формы клеток, которые необходимы для формирования формы».
Ген интересен не только для фундаментальных исследований. «Этот ген высоко консервативен на протяжении всей эволюции, что означает, что его можно обнаружить сходным образом во многих организмах. Человеческий гомолог LMO7 известен как супрессор опухоли. В ряде опухолей было показано уменьшенное количество LMO7, что указывает на функцию в контроль роста опухолей», - добавляет Андреас Водарз. В предстоящих экспериментах исследователи хотят выяснить, как smallish взаимодействует с другими белками, как он попадает в нужное место в клетке и как влияет на форму. Одно можно сказать наверняка: в ближайшее время smallish не вернут обратно в ящик.