Исследователи из двух групп, изучающих развитие мышей, случайно создали мышей с необычно длинными и необычно короткими хвостами. Их результаты, опубликованные 17 января в журнале Developmental Cell, предлагают новое понимание некоторых ключевых аспектов, контролирующих развитие хвостов у мышей, и имеют значение для понимания того, что происходит, когда пути развития идут неправильно.
«Те же самые регуляторные сети, которые контролируют механизмы, регулирующие формирование паттерна тела, часто используются для других процессов развития», - говорит Мойзес Малло, исследователь из Института Гюльбенкяна де Сиэнсия в Лиссабоне, Португалия, и старший автор одной из двух бумаг.«Изучение этих сетей может дать нам важную информацию для понимания других процессов развития или даже патологических процессов».
Выводы обеих групп связаны с геном под названием Lin28, который, как уже было известно, играет роль в регулировании размера тела и метаболизма, среди других функций.
«Мы пытались создать мышиные модели рака, вызванного Lin28, но были удивлены, обнаружив, что у этих мышей были очень длинные хвосты. У них было больше позвонков», - говорит Джордж Дейли (@G_Q_Daley), исследователь и декан Гарвардской медицинской школы и старший автор другой статьи. Его команда изучала путь Lin28/let-7, который регулирует сроки развития и участвует в развитии нескольких типов рака.
Малло, с другой стороны, изучал ген под названием Gdf11, который, как уже было известно, участвует в запуске развития хвоста во время эмбрионального развития. В его лаборатории они обнаружили, что у мышей с мутациями Gfd11 хвосты короче и толще, чем у обычных мышей.«Они также содержали полностью выросшую нервную трубку внутри, в отличие от обычного хвоста, который в основном состоит из позвонков», - говорит Малло. «Мы смогли точно определить гены Lin28 и Hox13 как ключевые регуляторы развития хвоста ниже по течению от Gdf11».
Оба пути связаны с развитием сомитов, которые дают начало важным структурам, связанным с планом тела позвоночных. Эти блоки клеток в конечном итоге дифференцируются в дерму, скелетные мышцы, хрящи, сухожилия и позвонки. По мере развития млекопитающих сомиты откладываются последовательно вдоль оси тела. Lin28 играет роль в регулировании времени этого повторяющегося процесса.
С моей точки зрения, один из самых важных выводов нашей работы заключается в том, что группа мультипотентных клеток, которые строят как сомиты, так и спинной мозг, регулируются принципиально разными генетическими сетями и обладают разными клеточными компетенциями в течение двух последовательных периодов. стадии развития», - говорит Малло.«Эта находка выходит за рамки перехода от туловища к хвосту и, возможно, приобретает значение в патологических процессах, таких как инициация метастазирования».
«Это исследование также имеет важные последствия для понимания эволюции», - говорит Дейзи Робинтон, исследователь из Гарварда и первый автор исследования из лаборатории Дейли. «Удлинение передне-задней оси является важной особенностью билатеральных животных, а естественный отбор создал хвосты разной длины в соответствии с различными эволюционными требованиями. До сих пор мало что было известно о том, как контролируется длина и как манипуляции с генетикой могут влиять на морфогенез.."
Робинтон говорит, что следующие шаги для лаборатории Дейли заключаются в том, чтобы ответить на вопрос, действует ли Lin28/let-7 аналогично в других системах органов, а также более глубоко изучить, как этот путь влияет на решения о судьбе клеток во время развития млекопитающих..
Для Малло будущая работа будет сосредоточена на раскрытии дальнейших молекулярных деталей того, как эти игроки модулируют активность предшественников хвостовых почек, и на углублении понимания того, как опосредуются эти молекулярные взаимодействия.