Исследование показывает механизм потери глаза в слепой кайфе

        

Слепые кайфы ( Astyanax mexicanus ) теряют критические ткани для глаз в течение нескольких дней после того, как их глаза начинают развиваться. Согласно новому исследованию, эта потеря глазных тканей происходит через эпигенетическое молчание генов, связанных с глазами. Эпигенетическая регуляция – это процесс, когда гены отключены или включены, как правило, обратимым, временным образом. Этот механизм отличается от генетических мутаций, которые являются постоянными изменениями в коде ДНК.

Исследование, проведенное под руководством исследователей из Национального института здоровья (NIH) в сотрудничестве с профессором биологии Университета Мэриленда Уильямом Джеффери и исследователем докторантуры Ли Ма, определило роли более двух десятков генов, которые разделяют люди – большинство из которых были связаны с различными нарушениями человеческого глаза. Статья была опубликована 28 мая 2018 года в журнале Nature Ecology & Evolution .

«Наше исследование показывает, как один ген может иметь несколько ролей в формировании слепоты в коровах, одновременно заслоняя функцию многих последующих генов», – сказал Джеффри. «Поскольку большинство генов-заглушенных генов также вызывают болезни человеческого глаза, наше исследование имеет важное значение для биомедицины, а также для понимания эволюции потери глаз в темных пещерах».

а. mexicanus – тропическая пресноводная рыба, уроженец Мексики. Несколько миллионов лет назад некоторые из этих рыб предположительно попали в темные пещеры и породили совершенно разные сорта, или «морфы», которые не имеют глаз и имеют несколько других уникальных физических, поведенческих и физиологических изменений. Несмотря на их драматические различия, поверхностные и пещерные морфы имеют сходные геномы и могут скрещиваться. Пещерные морфы начинают развитие глаз рано, но не поддерживают эту программу, подвергаясь дегенерации глаз в течение нескольких дней развития. Предыдущие исследования не выявили каких-либо очевидных мутаций в генах, важных для их развития глаз.

Новое исследование показывает, что эпигенетическое молчание большого набора генов ограничивает развитие глаз пещерной обитающей рыбы A. mexicanus. Из этих генов 26 также выражены в глазах человека, причем 19 из них связаны с нарушениями человеческого глаза.

«Подземные животные предоставляют уникальную возможность изучить, как животные процветают в экстремальных условиях, некоторые из которых могут имитировать условия заболевания человека», – сказал Брант Вайнштейн, старший научный сотрудник Национального института здоровья и развития человека Юнис Кеннеди Шрайвер (NICHD) ) и одного из авторов исследования. «Многие гены cavefish, идентифицированные в нашем исследовании, также связаны с нарушениями человеческого глаза, предполагая, что эти гены сохраняются во всей эволюции и могут быть одинаково регулируемы у людей».

Исследовательская группа обнаружила больше метилирования ДНК – эпигенетический процесс, в котором метки, называемые метильными группами, модифицируют ДНК – генов развития глаз. Они также наблюдали меньшую активность этих метилированных генов у кайф. Метильные группы, которые добавляются белками, называемыми ДНК-метилтрансферазами, гены молчания, делая ДНК недоступной.

Авторы обнаружили, что у cavefish более высокие уровни ДНК-метилтрансферазы, называемой DNMT3B, в их развивающихся глазах. Когда исследовательская группа ввела в DNMT3B отвратительную мутацию у рыбок данио – другой тип рыбы с нормальными глазами – они обнаружили, что у мутантов-данио были более активные глазные гены и большие глаза. Результаты показывают, что генетическое изменение, приводящее к повышенным уровням DNMT3B, произошло во время эволюции пещеры, что привело к эпигенетическому подавлению генов развития глаз.

«Наше исследование показывает, что небольшие генетические изменения, которые изменяют эпигенетическую регуляцию, могут сыграть важную роль в эволюции, вызвав драматические изменения в выражении больших наборов генов», – сказал Аникет Гор, научный сотрудник NICHD и ведущий автор исследования .

Источник:

https://cmns.umd.edu/news-events/features/4146

      

Source link