Ученые исследуют, как приручить случайные флюктуации генов, когда эмбрион начинает становится нашим телом, воздействуя на контроль переключения часов сегментации у рыбок данио. Открыты методы для модуляции генетических сигналов, чтобы предупредить врожденные дефекты или раковые опухоли, возникающие на ранних ст. развития.

Изучали системы развития у рыбок данио, поскольку позвоночные обладают общими генами с человеком и являются идеальной моделью для изучения раннего развития человека, говорит Ertugrul Ozbudak.

В данном исследовании Ozbudak с колл. исследовали развитие позвонков на ст. сомитогенеза -- т.е. когда билатерально парные блоки клеток, наз. сомитами, формируются вдоль оси front-to-rear эмбриона. У позвоночных сомиты становятся глубокими слоями из зачатков кожи, хрящей, скелетных мышц и т. д.

Исследователи подсчитали одиночные транскрипты (или копии) генов в сегментационных часах у рыбок данио. Они установили, что гены часов обладают очень низкими амплитудами РНК. РНК переносят генетические инструкции, которые контролируют белки и ткань-формирующие клетки. Авт. продемонстрировали, что случайная изменчивость генетических сигналов во время сомитогенеза не может контролироваться изнутри генов. Вместо этого она управляются с помощью внешних источников шумов, таких как влияние метаболизма и т. д.

Эти внешне управляемые флюктуации в передаче сигналов генов супрессируются с помощью пути Notch из генов и белков. Notch, как известно, действует как контроль переключения между экспансией клеток и трансформацией клеток в специфический тип ткани. Исследователи продемонстрировали его роль во время сомитогенеза у рыбок данио.

"Наши результаты подтвердили, что изменчивость в экспрессии генов контролируется за счет баланса между временем задержки и временем, когда клетки активно передают сигналы в тканях позвоночных," говорит Ozbudak. "Дальнейшее исследование д. полить свет на аккуратность натуральных часов развития у животных и человека и это сможет помочь инспирировать развития сильных синтетических осцилляторов, которые смогут помочь предупреждать определенные врожденные дефекты или раковые опухоли."

Хотя потенциал этого исследования, имеющий благоприятное клиническое влияние, сможет использоваться только спустя годы, работа предоставляет ученым новые возможности для изучения, как формируется жизнь -- и как эти новые знания могут положительно повлиять на здоровье.

Примем во внимание возможность предупреждения рака. Во время эмбрионального развития Notch активно работает как активатор генов в семействе Hes. Гены Hes, как известно, варьируют в отношении передачи сигналов во время раннего развития позвоночного столба, а также в др. тканях.

Нарушения регуляции генов Hes тасто также проявляются в некоторых типах рака человека, включая рабдомиосаркому, рак, затрагивающий соединительную ткань тела. Способность осциллировать и контролировать экспрессию генов на самых ранних ст. развития ставит вопрос, возможно ли остановить ранее генетическое программирование, когда формируется эмбрион, что может приводить к раку спустя годы после рождения.