Первичные реснички — это тонкие микроскопические выросты, которые выступают из поверхности большинства клеток человеческого тела. Долгое время они не были представлены на иллюстрациях в учебниках.
Роль первичных ресничек в развитии эмбриона
Примерно с 2003 года учёные начали уделять больше внимания первичным ресничкам. Тогда учёный из Мемориального онкологического центра Слоуна-Кеттеринга (MSK), доктор Кэтрин Андерсон, обнаружила, что первичные реснички играют огромную роль в развитии эмбриона: они обрабатывают сигналы от семейства белков под названием Hedgehog, которые определяют формирование раннего эмбриона, включая формирование нервной трубки.
Открытие двух ключевых генов
В новой статье, опубликованной на этой неделе в журнале Science, биологи развития MSK Иньвэнь Лян и Александра Джойнер сообщают, что они разгадали часть тайны: два фактора транскрипции, SP5 и SP8, действуют как своего рода переключатель включения-выключения для инициации формирования ресничек. В клетках без первичных ресничек включение этих генов может заставить их построить ресничку.
Результаты имеют немедленные и долгосрочные последствия для понимания и лечения заболеваний, вызванных отсутствием или нарушением работы первичных ресничек, называемых цилиопатиями, которые затрагивают 1 из 2 000 человек во всём мире.
Методы исследования
Доктор Лян, старший научный сотрудник в лаборатории Джойнер и бывший постдок в лаборатории Кэтрин Андерсон, сначала задумалась о том, почему у некоторых типов клеток есть первичные реснички, а у других нет. Она подозревала, что это связано с предпочтительной разборкой — то есть клетки, у которых нет первичных ресничек, активно способствуют разборке структуры. В клетках, которые образуют первичную ресничку, этот процесс разборки, возможно, отключается, поэтому белки могут накапливаться и формировать ресничку.
Чтобы ответить на этот вопрос, доктора Лян и Джойнер сначала использовали метод, называемый секвенированием РНК отдельных клеток (scRNAseq), чтобы определить, какие из генов, участвующих в формировании и функционировании ресничек, включены в типах клеток с первичными ресничками и без них.
Далее они задались вопросом, являются ли какие-либо из этих генов так называемыми факторами транскрипции — белками, основная функция которых заключается в включении других генов. Чтобы ответить на этот вопрос, они обратились к технике, называемой Assay for Transposase-Accessible Chromatin with sequencing (ATAC-seq), которая показывает, где геном «открыт» и может быть «прочитан» или транскрибирован.
Используя этот метод, учёные смогли выявить два гена, которые имели явные признаки того, что они являются факторами транскрипции. Дальнейший анализ показал, что эти два гена, Sp5 и Sp8, были очень активны в типах клеток с первичной ресничкой, но неактивны в клетках, у которых её нет.
Результаты показали, что Sp5 и Sp8 необходимы для формирования первичных ресничек в раннем эмбрионе мыши. Более того, простого перевыражения одного гена, Sp8, было достаточно, чтобы инициировать формирование первичных ресничек в клетках без них.
«Если вы добавите SP8 в экстраэмбриональные клетки, многие из клеток теперь образуют реснички», — говорит доктор Джойнер. «Никто раньше не видел такого результата».
Доктора Лян и Джойнер пришли к выводу, что эти два белка, SP5 и SP8, находятся на вершине «дерева решений» клетки для формирования первичных ресничек. «Мы считаем большой прорыв найти upstream факторы транскрипции, которые включают всё это», — добавляет доктор Лян.
Доктор Лян вскоре покинет MSK, чтобы начать работу в собственной лаборатории в Китае, где она надеется продолжить работу над переводом этих основных открытий в клинические прорывы для людей с цилиопатиями.
«Моя долгосрочная цель — улучшить наше понимание того, как формируются реснички, а затем использовать эту информацию для пользы клинического изучения цилиопатий», — говорит она.
Доктор Джойнер ушла из MSK в начале этого года и теперь является почётным членом факультета MSK.
Другие новости по теме
- Количественный метод визуализации показывает, как клетки быстро сортируют и транспортируют липиды
- Инструмент на основе ИИ нацелен на структуры РНК, чтобы разгадать тайны тёмного генома
- Фермент с широкой спецификой нацелен на гликаны из всех царств живой природы
- Платформа для проектирования белков с открытым исходным кодом для демократизации процесса разработки белков.
- Учёные обнаружили ключевой белок, регулирующий накопление жира в клетках
- Использование искусственного интеллекта для революции в открытии антибиотиков
- Малыши орангутаны подсматривают за мамой, чтобы построить уютное гнездо на дереве
- ИИ превращает простые снимки растений в ранние предупреждения о засухе, давая посевам голос в борьбе с водным стрессом
- Почему эмбрионы мужского пола растут быстрее: исследование раскрывает генетические механизмы
- Когда посетители ушли, рифы в заливе Ханаум ожили.
Другие новости на сайте
- Астрономы обнаружили одну из самых массивных двойных звёзд в галактике
- Микроскопический альянс водорослей и бактерий раскрывает тайны эволюции
- Создание и оптимизация интеллектуальных конвейеров машинного обучения с помощью TPOT для полной автоматизации и повышения производительности
- «Космический телескоп Джеймса Уэбба запечатлел пылевые завихрения вокруг диска, где формируются планеты»
- Количественный метод визуализации показывает, как клетки быстро сортируют и транспортируют липиды
- Почему уровень вирусности Pyth Network сегодня стремительно растёт, несмотря на крах рынка криптовалют?
- Инструмент на основе ИИ нацелен на структуры РНК, чтобы разгадать тайны тёмного генома
- 7 диких фотографий. 40 лет данных. Одна история о вонючих водорослях
- Модное слово или реальная приверженность? Исследование показывает, что обещания корпораций часто не подкреплены реальными действиями по борьбе с изменением климата
- Фермент с широкой спецификой нацелен на гликаны из всех царств живой природы