Биологи из РАН и МГУ выяснили, какие гены влияют на рост головы у лягушек

8 июня 2016 года | Международная

Учёные из МГУ и институтов РАН выяснили, как различные гены управляют процессом роста головы в зародыше лягушки, и найти главного «дирижёра» этого генетического ансамбля — белок и ген Noggin4, говорится в статье, опубликованной в журнале «Scientific Reports».

«Мы обнаружили, что сигнальный белок Noggin4 не похож на своих родственников. В отличие от Noggin1 и Noggin2, он связывает только те белки, которые отвечают за развитие зародыша, и не участвует в работе взрослого тела. Оказалось, что Noggin4 играет ключевую роль в формировании головы, и, в частности, переднего мозга в ходе эмбриогенеза», — заявил Фёдор Ерошкин из Института биоорганической химии РАН.

Ерошкин и его коллеги из Института белка РАН и НИИ Физико-химической биологии им. А. Н. Белозёрского МГУ пришли к такому выводу, изучая функции различных белков из семейства Noggin при помощи методов математического моделирования и проводя эксперименты на лягушках.

Как рассказывает учёный, в недавнем прошлом учёные из ИБХ РАН выяснили, что белки Noggin способны управлять цепочками других пептидов, которые управляют ростом тканей во «взрослом» теле. Изучая структуру и возможные функции одного из них, Noggin4, научная команда Ерошкина обнаружила, что данная последовательность аминокислот на самом деле не участвует в процессах роста и блокировки роста тканей, а в нечто совсем ином.

Математическое моделирование этого белка показало, что он связан с белками и генами из семейства Wnt, которые «дирижируют» развитием эмбриона и стволовых клеток практически во всех многоклеточных организмах. Биологи проверили это опытным путём на эмбрионах лягушки, подавив выделение Noggin4 клетками зародыша, что вызвало изменения в концентрации Wnt в разных частях зародыша и привело к существенным дефектам развития головы.

Наблюдения за этим процессом раскрыли ещё одну любопытную вещь. Оказалось, что Noggin4 был своеобразным главным дирижёром в развитии головы зародыша — он действовал на Wnt быстрее и сильнее, чем остальные белки, управляющие ростом тканей. Это было связано с тем, что в молекулярной структуре этого белка отсутствует особый участок, заставляющий остальные сигнальные молекулы «цепляться» за соединительную ткань.

Как надеются учёные, математическая модель поведения Wnt и Noggin4, а также данные, собранные в ходе наблюдений за ростом зародышей лягушек, помогут нам расширить наши представления о пусковых процессах эмбриогенеза и, возможно, позволят использовать этот белок для регуляции биологических процессов при манипуляциях со стволовыми клетками.

— Источник цитирования