Группа биологов обнаружила, как клетки становятся отличными друг от друга во время эмбриогенеза, открытие, которое предлагает новое понимание генетической активности и имеет значение для лучшего понимания возникновения болезней и врожденных дефектов.
«Ученым уже много лет известно, что изменение того, какие гены включены в конкретной клетке, может привести к врожденным дефектам и раку», - объясняет Стивен Смолл, профессор кафедры биологии Нью-Йоркского университета и старший автор исследования. статья, опубликованная в журнале Molecular Cell.«Однако тонкости этой активации не были ясны. Наши результаты показывают, как этот процесс организован во время развития эмбриона».
В частности, в предыдущих исследованиях были идентифицированы промоторы - или «выключатели» - для тысяч генов. Однако эти исследования не определили, как эти промоторы активируются, оставив неясными фундаментальные аспекты того, как клетки становятся отличными от друг друга во время эмбриогенеза.
Молекулярное клеточное исследование было сосредоточено на гене под названием горбатый (hb), который делает клетки в области головы эмбриона мухи отличными от клеток в брюшной полости.
Биологи из Нью-Йоркского университета обнаружили код последовательности ДНК hb в области, называемой «промотор hb», или генетический «включатель/выключатель».
«Если переключатель промотора hb выключен, ген hb молчит и не экспрессируется», - объясняет Смолл. «Однако, если он включен, ген производит свою РНК-копию, которая необходима для определения развития головы».
В частности, у эмбриона переключатель промотора hb включается белком, называемым Bicoid, который связывается с другой последовательностью ДНК, называемой «энхансером», расположенной очень далеко от промотора hb. После связывания с энхансером белки Bicoid физически касаются промотора hb и впоследствии включают промотор.
Смолл и его коллеги воспользовались характеристикой гена hb, чтобы пролить свет на этот процесс: ген имеет два промотора, активный, который реагирует на Bicoid, и неактивный, который не реагирует.
«Путем точного переключения последовательностей между неактивными и активными промоторами мы обнаружили, что активный промотор содержит две короткие последовательности, необходимые для ответа на Bicoid», - отмечает Смолл. «Когда мы мутировали эти последовательности, активный промотор эффективно выключался, а когда мы вставляли их в неактивный промотор, он эффективно включался».
"Тела сложных животных содержат много типов клеток, и каждый тип клеток уникален, потому что он включает определенный набор генов", добавляет он.«В этой статье описывается, как один из первых генов, специфичных для клетки, включается в определенной области раннего эмбриона».