Mažytė, nemirtinga hidra yra gėlavandenis gyvūnas, galintis atsinaujinti visiškai naujam gyvūnui tik iš mažiausio savo kūno sruogos. Paprastai tai daro puikiai: viena koja, vienas ilgas liesas kūnas ir viena čiupta galva.
Bet turėdami vieną genetinį įgnybimą, tyrėjai gali sukurti nepaprastas hidras, kurios dygsta visiškai funkcionuojančiomis galvomis visame kūne - tinka gyvūnui, vardu senovės Graikijos monstras, kuris turėjo nuo šešių iki devynių galvų.
Šios daugelio galvų hidros nėra tik proto mokslo triukas. Pirmą kartą tyrėjai išsiaiškino, kas palaiko hidros galvos regeneraciją. Rezultatai gali suteikti informacijos apie žmogaus vystymosi tyrimus iki vėžio tyrimų.
Išjungimo jungiklio medžioklė
Nors hidros yra paprasti gyvūnai, kūno dalių atnaujinimas nėra menkas pasiekimas. Su kiekvienu atsinaujinimu gyvūnas turi organizuoti savo kūno planą taip, kad tik viena galva pasibaigtų viršuje, o apačioje sudygtų tik viena koja arba bazinis diskas. Tyrėjai turėjo keletą šios dėlionės detalių. Jie žinojo geną Wnt3 yra labai svarbus skatinant galvos augimą. Jie taip pat žinojo, kad turi būti molekulinis patikrinimas Wnt3. Be šio slopinimo hidra tiesiog augtų visomis galvomis. Jie taip pat žinojo, kad tam tikras receptorius ir genetinį aktyvatorių, vadinamą beta-kateninu / TCF, suaktyvino Wnt3 pradėti galvos augimo procesą.
Bet jiems trūko jungiklio „išjungti“. Kažkas, kaip jie žinojo, turėjo užkirsti kelią hidros augimui po galvos, po galvos, sakė Ženevos universiteto genetikos ir evoliucijos profesorė Brigitte Galliot.
Taigi Galliotas ir jos kolegos išvyko medžioti. Jie prasidėjo nuo artimo hidrų, planarijų ar plokščiųjų kirminų giminaičio, kurie taip pat atsinaujina. Planariniame genome jie rado 440 genų, kurie tampa ne tokie aktyvūs, kai blokuojami beta-katenino / TCF signalai, suteikdami jiems atskaitos tašką kitų šiame cikle dalyvaujančių genų paieškai. Iš jų 124 taip pat egzistavo hidros genome.
Iš jų jie rado tik penkis genus, kurie yra patys aktyviausi hidros vamzdinio kūno viršuje ir mažiausiai aktyvūs ties koja - tai reiškia, kad jie turėjo būti specifiški galvos augimui. Tarp tų penkių jie ieškojo genų, kurie vis aktyviau atsinaujino. Liko trys: „Wnt3“, „Wnt5“ ir genas, vadinamas Sp5.
Rūpestinga pusiausvyra
Komanda jau tai žinojo Wnt3 ir Wnt5 susisuko galvos augimo procesas. Taigi jie sutelkė dėmesį Sp5. Jie netrukus nustatė, kad beta-kateninas / TCF skatina Sp5 - bet Sp5 Taip pat slopindamas beta-catenin / TCF signalus Wnt3.
Tai gali atrodyti šiek tiek keista, bet tai buvo būtent tai, ko ieškojo tyrėjai: junginys, galintis stabdyti ant kitaip bėgančios grįžtamojo ryšio kilpos. Norėdami patikrinti savo darbą, jie užaugino hidras, kurios buvo suprojektuotos neišreikšti Sp5 genas.
„Iš 100 šių gyvūnų jūs gaunate negimdines galvas“, - „Galliotas“ pasakojo „Live Science“. "Kas yra tikrai nuostabi."
Galliot ir jos kolegos šiandien (sausio 19 d.) Žurnale „Nature Communications“ pranešė, kad atsitiks, kad kai hidra reikia naujos galvos, ji paleidžia Wnt3, kuris prikimba prie beta-katenino / TCF, kuris suaktyvina visą krūvą genų, įskaitant daugiau Wnt3 ir Sp5. Be Sp5, Wnt3 tęsia ciklą, o tonai galvų pasirodo visoje atsinaujinančioje hidroje. Galliotas teigė, kad šios galvos yra visiškai funkcionalios. Jie turi nervų sistemą, čiuptuvus ir darbingą burną.
Kada Sp5 yra paveiksle, kaip ir gamtoje, prie jos jungiasi Wnt3, neleidžiant aktyvatoriui susirasti ir prisijungti prie beta-katenino / TCF. Nesant Wnt3, beta-kateninas / TCF nustoja siųsti „daryk galvą!“ žinutes, ir auga tik viena galva.
Galliotas teigė, kad procesas susijęs su aktyvacijos ir represijų pusiausvyra. Ir ten viskas pasidaro įdomu. Paaiškėjo, kad Wnt3 nėra vien tik plokščiosios kirmėlės ir hidros bei kiti paprasti, atsinaujinantys gyvūnai. Tai taip pat yra žinduoliams, įskaitant žmones. Atrodo, kad genas turi įtakos embriono vystymuisi, o tai reiškia, kad supratę jo funkciją mokslininkai galėtų padėti suprasti, kas kontroliuoja ankstyvą žmogaus vystymąsi. Wnt3 taip pat yra svarbus kai kurių rūšių vėžio variklis, sakė Galliotas. Gali būti, kad taip Sp5 manipuliacija galėtų sustabdyti tokių vėžio plitimą, sakė ji.
Tokie medicininiai tyrimai dar yra toli ateityje, tačiau hidros čiuptuvų galvutės rodo kelią, sakė Galliotas.
„Tai, ką mes išmokome iš tokių paprastų organizmų, kaip šis, mums sako, kokį testą galime padaryti žinduoliams, kad geriau suprastume“, - sakė ji. "Tai mums nurodo kryptį."
