0
4822
Газета Интернет-версия

23.06.2020 20:46:00

Биологи смогли повернуть время вспять

Адаптивная радиация начинает работать уже на самых ранних стадиях развития эмбрионов

Игорь Лалаянц

Об авторе: Игорь Лалаянц- кандидат биологических наук

Тэги: медицина, биология, днк


медицина, биология, днк Нуклеосома с синей спиралью ДНК: синие «метки»-маркеры показывают изменение гистонов при повышении температуры, красные – солености.

В 1809 году был опубликован один из основополагающих трудов по зоологии – «Философия зоологии». Его автор, французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк использовал латинское слово «радиация» для описания «лучей» изменчивости. Расходящиеся в разные стороны «лучи» развития помогают организмам внедриться в разные ниши, в которых возникшие изменения помогают всему живому и даже вирусам приспособиться к условиям. Однако проблема с адаптивной радиацией (АР) заключалась в том, что не объяснялся механизм процесса. Между тем АР имеет самое непосредственное отношение и к нам.

В клетках нашего организма ДНК упакована в хромосомы ядер. ДНК-протеиновый комплекс образует нуклеосомы, или тельца с нуклеиновой кислотой. Эта кислота, в свою очередь, навита на гистоны, или белки, которые могут метилироваться, то есть присоединять метильные группы – СН3. Присоединение их меняет активность генов, в результате чего уже на стадии 64 клеток эмбриона намечается адаптивная радиация будущих клеточных линий, дающих ткани и органы.

В Гейдельбергском университете исследователи были очень удивлены, что клеточная специализация начинает так рано. Среди 64 клеток эмбриона они увидели две клетки, из которых затем будут развиваться нейроны, будущие клетки мышц и т.д. Детали определили в Кембридже, окрасив в разные флюоресцентные цвета маркеры разных зародышевых клеток. Один из них представляет белок GATA, названный по квартету букв генетического кода ДНК в эмбриональных стволовых клетках (ЭСК). В них затем «включается» ген костного морфогена (ВМР), который необходим для развития костей и костного мозга, то есть органа кроветворения. О роли нуклеосом рассказали в журнале Nucleic Acids Research сотрудники Барселонского университета. Они выявили около 200 аминокислот, модификация которых определяет реакцию клеток на повышение температуры и солености.

Известно, что физики считают время необратимым, с чем категорически сегодня не согласны биологи, научившиеся омолаживать клетки, например фибробласты кожи, вырабатывающие внеклеточные волокна (и в частности коллаген). Процесс, за открытие которого была присуждена Нобелевская премия, имеет то преимущество, что полученные клетки после их «возвращения» в организм не вызывают реакции отторжения. И это понятно, ведь геном их не меняется. В опытах с лабораторными крысами такой подход дал нейроны, которые после подсадки в кору значительно уменьшил зону поражения, вызванного экспериментальным инсультом.

10-13-3350.jpg
Присоединение метильных групп –СНз к ДНК
(розовая стрелка). Иллюстрации Physorg
У мышей фибробласты дали индуцированные нейроны, которые после подсадки в сетчатку глаза развились в фоторецепторы, или палочки, реагирующие на свет. Университет Северного Техаса в г. Форт-Уорт представил в журнале Nature статью «Фармакологическое репрограммирование фибробластов в фоторецепторы восстанавливает зрение». Об этом репрограммировании авторы исследования судили по реакции зрачка на свет и переходе животных в затемненное место (грызуны ведут ночной образ жизни и поэтому избегают света).

Авторы работали с мышами линии rd (rod degeneration), представляющими собой модель точечной дегенерации ретины (макулодистрофия) – у пожилых людей. Причиной гибели светочувствительных палочек сетчатки является нарушение в генной паре Wnt-катенин. Мутации первого гена приводят к бескрылости мух (wingless), а выключение второго – к рождению мышат с мозгом, который в 2–3 раза больше нормального.

Катенин – это белок, ассоциированный с кадгерином, представляющим собой протеин клеточной адгезии, активируемым ионами кальция. Кадгерин очень важен для соединения клеток друг с другом и с волокнистой подложкой. Химическое репрограммирование фибробластов в Техасе осуществляли с помощью пяти «малых молекул» (small molecules). В этой пятерке был и растительный яд форсколин, известный стимулятор эмбрионального развития ретиноевая и аминокислота таурин, обнаруживаемая в бычьей желчи. Желчь «разбивает», эмульгирует, жиры и пробивает поры в клеточных мембранах, состоящих из фосфолипидов.

После введения под сетчатку rd-мышей генетически модифицированных клеток, полученных из фибробластов, часть их развилась в светочувствительные палочки, о чем свидетельствовало их зеленое свечение. Успех частичного восстановления зрения был достигнут у 6 из 14 животных (43%). Но значение работы несколько шире, поскольку пара генов Wnt-катенин задействована и при раковом росте. Выяснилось, что Wnt передает свой сигнал внутриклеточному катенину через фермент альфа-киназа. Нарушения альфа-киназы приводит к туморообразованию (Akt – Alpha kinase tumor). В общем, техасцы создали хорошую модель генных модификаций, на которой можно будет проверять новые противоопухолевые лекарства. 


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Давно известные клетки мозга оказались эффективными помощниками иммунитета

Давно известные клетки мозга оказались эффективными помощниками иммунитета

Игорь Лалаянц

Клей для защиты мозга

0
205
Симптомы Альцгеймера можно прочитать во взгляде

Симптомы Альцгеймера можно прочитать во взгляде

Игорь Лалаянц

Офтальмологи насчитывают в глазу до 60 типов клеток и до десятка слоев сетчатки

0
204
Как защитить нейроны от бляшек Альцгеймера

Как защитить нейроны от бляшек Альцгеймера

Игорь Лалаянц

Гены работают, мозг развивается

0
206
Как новые слова проникают в наш мозг

Как новые слова проникают в наш мозг

0
178

Другие новости

Загрузка...