Меньшие братья отращивают конечности на раз-два! — Химия

Наука и образование

Меньшие братья отращивают конечности на раз-два! - Химия

Сотрудники Института биоорганической химии РАН определили одну из причин, по которой плацентарные (высшие) млекопитающие не способны к регенерации конечностей. Это отсутствие у них в ДНК генов, кодирующих белки Ras-dva1 и Ras-dva2, и, соответственно, молекул самих белков в клетках. У рыб и амфибий есть оба гена, у рептилий, птиц и низших млекопитающих (сумчатых и однопроходных) — только один. Научная статья опубликована в журнале Scientific Reports.

Позвоночных животных делят на две большие группы в зависимости от того, как развивается их эмбрион и имеет ли он особые амниотические оболочки. В группу амниот (имеющих такие оболочки) входят рептилии (пресмыкающиеся), птицы и млекопитающие. Ко второй группе с собирательным названием «анамнии» относятся рыбы и амфибии (земноводные). Помимо наличия и отсутствия зародышевых оболочек анамнии и амниоты отличаются еще по одному важному параметру: первые способны отращивать конечности (плавники, ноги, хвосты) после их полной или частичной утраты, вторые — нет. Это можно было бы объяснить тем, что формирование конечностей у амниот и анамний обеспечивают разные цепочки биохимических реакций. Но, как выяснилось в последние десятилетия, на самом деле они сходны даже у очень далеких друг от друга животных.

Тем не менее в механизмах развития органов анамний и амниот несколько лет назад обнаружилось одно интересное различие. Его выявили авторы обсуждаемой статьи в своих более ранних работах. Оказалось, что ДНК рыб и амфибий содержит гены Ras-dva1 и Ras-dva2. Кодируемые этими генами белки представляют собой ферменты ГТФазы, разрушающие молекулы гуанозинтрифосфата. «Выключение» гена ГТФазы Ras-dva1 у головастиков шпорцевой лягушки Xenopus laevis приводило к тому, что передняя часть головного мозга у них не развивалась должным образом. Также оказалось, что оба гена Ras-dva присутствуют только у анамний, а у амниот, как правило, остается лишь один из них: у рептилий и птиц — Ras-dva2, у сумчатых и однопроходных млекопитающих — Ras-dva1. У плацентарных млекопитающих, включая человека, нет ни одного гена Ras-dva.

Получается, что работа генов Ras-dva связана с формированием органов позвоночных животных, а у тех, кто практически не способен к регенерации конечностей, этих генов меньше, чем у тех, кто легко отращивает новые лапы, хвосты или плавники. Исходя из этой информации, исследователи решили выяснить, влияют ли ГТФазы Ras-dva1 и Ras-dva2 на регенерацию конечностей. Для этого они микроножницами или лезвиями отрезали хвосты малькам рыбки данио-рерио (Danio rerio) и зачатки задних лап головастикам шпорцевой лягушки Xenopus tropicalis. Части животных предварительно «выключили» ген Ras-dva1, Ras-dva2 или оба сразу. Были и контрольные группы, у которых на регенерацию конечностей никак дополнительно не влияли, но при этом определяли интенсивность работы генов Ras-dva в заново отрастающих лапах и плавниках.

Оказалось, что «выключение» любого из генов Ras-dva в разы замедляет регенерацию отрезанных частей тела, и способность к восстановлению утраченных тканей и органов у данио-рерио и шпорцевых лягушек при этом падает до уровня, доступного млекопитающим. А в восстанавливающихся зачатках задних лап и хвостовых плавниках анамний из контрольной группы активно экспрессировались Ras-dva1 и Ras-dva2: там в больших количествах образовывались молекулы соответствующих ГТФаз.

Таким образом, гипотеза авторов о том, что активность генов Ras-dva1 и Ras-dva2 способствует регенерации утраченных конечностей и их частей, подтвердилась. Скорее всего, отсутствие этих участков ДНК и кодируемых ими белков у плацентарных млекопитающих не единственная причина, по которой они лишены возможности отращивать даже сравнительно небольшие фрагменты крыльев, рук, лап и ног, но она наверняка входит в список главнейших из них.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *