Badania ujawniają nową rolę głównych genów regulatorowych w rozwoju kręgosłupa
Jak pokazują nowe badania finansowane ze środków unijnych, zestaw genów, które kontrolują wiele aspektów rozwoju embrionalnego, bierze również udział w określaniu liczby kręgów w kręgosłupie. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Developmental Cell. Wsparcie unijne dla badań pochodziło z projektu CELLS INTO ORGANS ("Przechodzenie komórek w narządy: genomika funkcjonalna na rzecz rozwoju i chorób układów narządów mezodermalnych"), który zakończył się na początku bieżącego roku i uzyskał środki w wysokości 7,2 mln euro z obszaru tematycznego Szóstego programu ramowego (6PR) "Nauki przyrodnicze, genomika i biotechnologia dla zdrowia". Geny homeotyczne można znaleźć w całym królestwie zwierząt. Te geny regulatorowe odgrywają istotną rolę w całym okresie rozwoju, zapewniając na przykład, aby nasze kończyny wyrastały w odpowiednich miejscach. W niniejszym projekcie badawczym naukowcy z Francji, Holandii, Portugalii i Wielkiej Brytanii badali rolę genów homeotycznych w rozwoju kręgosłupa. Kręgi rosną z komórek prekursorowych zwanych somitami, które tworzą się w zarodku. W trakcie rozwoju kręgosłup rośnie kręg po kręgu, począwszy od głowy a skończywszy na ogonie. Wiadomo już, że geny homeotyczne pomagają zapewnić, aby właściwe kręgi rosły we właściwym miejscu - kręgi szyjne rosną w okolicy szyi, w okolicy klatki piersiowej kręgi są połączone z żebrami, następnie mamy kręgi lędźwiowe w niższej części pleców i tak dalej aż do ogona. Istotna jest jednak również liczba kręgów, która różni się w zależności od zwierzęcia. Węże, co nie jest być może zaskakujące, mają ich najwięcej, podczas gdy mniejsze zwierzęta, takie jak myszy, mają ich mniej. Liczba tworzących się kręgów zależy od wzrostu zarodka w jego końcówce ogonowej. Im zarodek bardziej rośnie, tym więcej tworzy somitów i tym samym tym więcej ma ostatecznie kręgów. Wiadomo, że rodzina genów regulatorowych, zwanych Cdx, ma swój udział w określaniu liczby kręgów. Gdy wyłączy się geny Cdx, niektóre geny homeotyczne stają się również nieaktywne, ale do tej pory uważano, że jest to częścią mechanizmu homeotycznego, który kontroluje tożsamość kręgowca. Zwykle wyłączenie genów Cdx powoduje zahamowanie wzrostu zarodka w końcówce ogonowej. Ale niniejsze nowe badania pokazują, że geny homeotyczne są w stanie przejąć ich funkcję i przywrócić wzrost oraz zapewnić produkcję właściwej liczby somitów (a tym samym kręgów). "Obecnie pokazujemy, że uaktywnienie genów homeotycznych stanowi również część tego, jak geny Cdx promują wzrost zarodka w jego końcówce ogonowej" - wyjaśnił Moises Mallo z Instituto Gulbenkian de Ci�ncia w Portugalii. "Gdy uaktywniono odpowiednie geny homeotyczne w mysich mutantach Cdx [tzn.myszach pozbawionych genów Cdx], zarodki doszły do siebie i urodziły się z całkiem normalnym kręgosłupem, co było dowodem na to, że geny homeotyczne były w stanie zrekompensować brak Cdx. Jest to nowa rola dla genów homeotycznych". Ale o ile geny homeotyczne promują wzrost kręgów we wczesnym stadium rozwoju, są one również istotne w powstrzymaniu dodawania zbyt wielu kręgów na późniejszym etapie rozwoju embrionalnego. Jeżeli geny homeotyczne, które są zwykle aktywne pod koniec rozwoju kręgosłupa, uaktywnią się zbyt wcześnie, wzrost nowych segmentów kręgowych ulega przerwaniu, co skutkuje powstaniem krótszego niż zwykle kręgosłupa. "Opracowanie to stanowi istotny dodatek do długoletniego poglądu na temat roli genów homeotycznych - jednych z najczęściej studiowanych genów biorących udział w rozwoju embrionalnym - zgodnie z którym kontrolują one nie tylko tożsamość, ale również liczbę kręgów" - dodał dr Mallo. "Chociaż spostrzeżeń tych dokonano w okolicy końcówki ogonowej zarodka, jest bardzo prawdopodobne, że podobne mechanizmy mogą być brać udział w określaniu liczby segmentów bliżej głowy".
Kraje
Francja, Niderlandy, Portugalia, Zjednoczone Królestwo