Генетики заменили мышам гениталии на дополнительную пару конечностей

Предыдущие исследования показали, что задние конечности и наружные половые органы современных четвероногих происходят от общего зачатка. Считается, что в процессе эволюции сформировались разные структуры, позволяющие конкретному виду эффективно передвигаться и размножаться в экологической нише, которую он занимает.

Генетики из португальского Научного института Гюльбенкяна в Оэйраше выяснили, что у современных мышей ранние зачатки наружных половых органов по-прежнему могут развиться в задние конечности. Эта особенность сохранилась даже после многомиллионолетней эволюции. Результаты исследования, которое провели ученые, опубликовал журнал Nature Communicaions.

Авторы научной статьи изучали сигнальный путь, который задействован во многих аспектах развития эмбриона. Это последовательность белков, кодируемых генами, внутри клетки, по которым передается информация, приводящая к какому-либо процессу. Исследователей интересовало, как белок Tgfbr1 влияет на зародыш современной мыши. Чтобы изучить этот вопрос, они «выключили» соответствующий ген у эмбрионов примерно в середине развития.

Зародыши мышей из контрольной и экспериментальной групп / © nature.com

У одного из зародышей, которые участвовали в эксперименте, развились гениталии, похожие на две дополнительные задние конечности. Оказалось, в отсутствие Tgfbr1 один из слоев зародыша формирует дополнительную пару конечностей за счет наружных половых органов.

Эксперимент показал, что у зачатков гениталий и задних конечностей много общих регуляторных факторов. При этом Tgfbr1 контролирует реакцию на эти факторы: он меняет способ «упаковки» ДНК в клетках (ДНК в организме почти всегда находится в «свернутом» состоянии), определяя, гениталиями станут те или иные структуры или конечностями. Когда ученые «отключили» Tgfbr1, изменилась активность других генов. В результате у мышей появились дополнительные конечности и не развились гениталии.

По словам авторов исследования, они обнаружили удивительную пластичность тканей, которая в дальнейшем может быть важна для эволюции задних конечностей и гениталий четвероногих. Кроме того, эксперимент выявил дополнительный механизм активности Tgfbr1, способный участвовать в контроле других физиологических или патологических процессов.

В дальнейшем специалисты планируют определить, влияет ли Tgfbr1 на «упаковку» ДНК в других случаях. Например, зависят ли от этого белка метастатический рак или иммунная функция.