Исследователи находят новый ген в эритроцитах, что может помочь регенерации конечностей у взрослых тритонов

        

Саламандры – единственные четвероногие позвоночные, которые могут регенерировать свои части тела, даже будучи взрослыми. Когда тряпка теряет конечность, на культе образуется масса клеток, называемая бластемой, из которой в конечном итоге восстанавливается новый полностью функциональный член. Может ли эта замечательная способность быть объяснена генами, которыми обладают позвоночные, включая людей, или уникальными генами, которые, возможно, эволюционировали тритоном?

В исследовании, опубликованном в Scientific Reports исследователи из нескольких японских университетов, включая Университет Цукубы и Университет Дейтона, сообщают об открытии нового гена Newtic1 от бластемы взрослый тритон. Этот ген экспрессируется в подмножестве эритроцитов и может способствовать регенерации конечностей у взрослых тритонов. Эритроциты или эритроциты функционируют для доставки кислорода вокруг тела животного. В отличие от других клеток в теле млекопитающих, эритроциты не имеют ядер, позволяя им переносить больше кислорода и втискиваться в тонкие кровеносные сосуды. Однако у тритонов и большинства других видов, не относящихся к млекопитающим, эти клетки содержат ядро. Кроме доставки кислорода, функция этих зародышевых клеток неизвестна. В этом исследовании впервые дается представление о роли этих зародышевых клеток.

В исследовании исследователи построили базу данных всех генов, кодирующих белок, от японского огнестрельного тритона, о котором сообщалось в исследовательском сообществе Японии. Эта база данных содержала информацию о последовательности ДНК генов из 19 различных тканей, включая различные регенерирующие органы и бластемы конечностей. Чтобы идентифицировать гены, связанные с регенерацией конечностей, они использовали статистический анализ для поиска генов, чья экспрессия была увеличена в связи с образованием бластемы конечности. Из 694 138 последовательностей они обнаружили 105 464, выраженных в бластеме конечности. Дальнейший скрининг этих последовательностей приводил к идентификации одного гена, который был назван Newtic1. Его существование в тканях тканью подтвердилось с использованием как ДНК, так и белковых методов. Подобные гены существуют в аксолотле и других вишнях, но не у других видов. «Newtic1 является« сиротским »геном, поскольку он не имеет узнаваемого эквивалента в отдаленных родственниках», – говорит соавтор Фубито Тояма из Университета Утсуномия. «Это затрудняет предсказание его функции»

Чтобы понять его функцию, исследователи исследовали, где и когда белок Newtic1 выражен в тритоне. Они использовали Newtic1-специфические антитела для изучения экспрессии Newtic1 в бластеме и в крови. Они обнаружили, что Newtic1 специфически выражен в подмножестве эритроцитов, преждевременных эритроцитах (называемых «PcNobs»). Ген экспрессируется в некоторых, но не во всех клетках PcNob. У нормальных взрослых тритонов в кровеносных сосудах и вены были обнаружены глыбы PcNobs, экспрессирующие Newtic1. Эти скопления были названы комку эритроцитов EryC. Затем исследователи проанализировали экспрессия Newtic1 во время регенерации конечности взрослых новорожденных. EryCs были вновь сгенерированы в области пня после закрытия раны через пять дней после ампутации передней конечности в середине предплечья, и их число увеличилось с образованием бластемы. EryCs были перенесены из области пня в бластему через регенерирующие кровеносные сосуды / капилляры, которые простираются от пня до бластемы. Поскольку цифры появились в регенерирующем предплечье, количество EryCs уменьшилось.

. Рассматривая выражение Newtic1 в тканях личиночного тритона и бластемах конечности, исследователи определили, что эритроциты, экспрессирующие Newtic1, не вносят вклад в бластему лимба на стадии личинки. «Вклад EryCs в бластему конечностей, по крайней мере у этого вида, специфичен для наземной стадии жизни на земле», – заключает соавтор Чикафуми Чиба, профессор Университета Цукубы.

Исследователи подозревали, что PcNobs активно экспрессируют гены, поэтому они исследовали экспрессию генов в нормальной крови. Результаты предполагают экспрессию многих генов, кодирующих секреторные молекулы, включая факторы роста и матричные металлопротеазы. Известно, что большинство идентифицированных секреторных молекул участвует в развитии и ремоделировании кровеносных сосудов, а также в событиях, связанных с регенерацией конечностей. Выражение двух идентифицированных факторов роста, для которых были доступны реагенты (TGFß1 и BMP2), было подтверждено в очищенных PcNobs и EryCs.

Экспрессия TGFß1 и BMP2 в регенерирующих конечностях показывает, что EryCs, по-видимому, выделяют эти факторы в регенерирующие кровеносные сосуды и капилляры, когда они входят в растущую бластему. «Наша гипотеза заключается в том, что EryCs могут работать в направлении регенерации кровеносных сосудов и капилляров», – говорит ведущий автор Роман Каско-Роблес, кандидат PhD в Университете Цукубы.

«Наши результаты впервые показывают сложное поведение зародышевых эритроцитов в нормальной крови и при регенерации конечностей», – говорит Чикафуми Чиба. «Наши результаты показывают, что PcNobs, доминантный зарождающийся эритроцит в циркулирующей крови, несут различные секреторные молекулы по всему телу»

Хотя уникальная регенеративная способность тритона не может быть полностью объяснена наличием гена Newtic1, его открытие помогло идентифицировать PcNobs и EryCs как вероятные кандидаты, которые обеспечивают важные молекулы в поврежденном регионе или возникающую бластему конечности , Эти данные могут обеспечить понимание заживления ран, регенерации тканей и восстановления других видов животных.

Источник:

http://www.tsukuba.ac.jp/

      

Source link