НАУКОВІ НОВИНИ: НА ШЛЯХУ ДО РОЗКРИТТЯ МЕХАНІЗМУ БІОЛОГІЧНОГО БЕЗСМЕРТЯ
Група вчених калiфорнійського Гарвардського та Флоридського університетів (США) - Stefan Siebert, Jeffrey A. Farrell, Jack F. Cazet, Yashodara Abeykoon, Abby S. Primack, Christine E. Schnitzler, Celina E. Juliano розкрили генетичний механізм регенерації тканин у прісноводної гідри, який здатний відродити своє тіло із шматочків тканини, а також забезпечує біологічне безсмертя.
Про цю публікацію в Science від 26 липня 2019 р. повідомляє портал Science News. У регенерації поліпів залучаються три групи стовбурових клітин, які перетворюються в нервові тканини, залози та інші органи.
Самостійні маркери флуоресцентних маркерів виявляють, які гени вмикаються, коли стовбурові клітини гідри перетворюються на конкретні типи клітин. Наприклад, нервові клітини набувають пурпурового кольору в одній гідрі (другий зліва). Інший (другий праворуч) демонструє активність генів у двох етапах розвитку (ранній - зелений; пізній - червоний) жалячих клітин тварини. Самостійні маркери флуоресцентних маркерів виявляють, які гени вмикаються, коли стовбурові клітини гідр перетворюються на конкретні типи клітин.
(©Stefan Siebert and Yashodara Abeykoon / Juliano LAB)
Дослідники проаналізували 25 тис. клітин, виділенних у тварин, щоб визначити, які гени активні всередині кожної. Вчені використовували флуоресцентні зонди, які зв'язуються з матричною РНК - безпосереднім продуктом експресії генів, який використовується для синтезу відповідного білка. Це дозволило простежити за долею окремих клітин. Біологи з'ясували, що стовбурові клітини дають початок клітинам-попередникам, які локалізуються в зовнішньому шарі тканини й утворюють або нервову тканину, або перетворюються в залози. При цьому в експресії генів відбуваються зміни у міру того, як клітина мігрує в тілі гідри. Це дозволило створити карту розвитку 12 різних типів нервових і інших тканин.
Розкриття транскрипційних клітинних станів гідри та траєкторії диференціювання клітин: одноклітинне РНК-секвенування гомеостатичної гідри виявляє молекулярну карту станів її клітин. Побудовано траєкторії диференціації, ідентифіковано конкретні генетичні модулі клітинних станів, а також поєднано одноклітинні дані з ATAC-seq для виявлення ймовірних регуляторів клітинних станів (©Stefan Siebert / Juliano LAB)
Отже, автори надали молекулярну карту станів клітин гідри, включаючи траєкторії диференціації для кожного походження, ідентифікацію кандидатних регуляторів клітинних станів та просторову молекулярну карту нервової системи. Цей ресурс визначає численних кандидатів на функціональне тестування, і тому передбачається, що це прискорить розкриття механізмів розвитку у цієї особливо схильної до регенеративних процесів тварини. Гідра має різні шляхи специфікації клітин, які можуть бути використані за один життєвий етап порівняно невеликою кількістю поодиноких клітин. Це відкриває шлях до вивчення змін в організмі на рівні одноклітинних у відповідь на пошкодження. Дослідники сподіваються, що результати наукової роботи допоможуть розробити нові методи загоєння пошкоджених тканин у людини.
Підготував проф. В. Трокоз
