Новое исследование, опубликованное на eLife и проведенное Институтом эволюционной биологии (IBE, CSIC-UPF) и IRB Barcelona, показало: ген Chinmo отвечает за установление ювенильной стадии у насекомых. Это также подтверждает, что гены Br-C и E93 играют регулирующую роль в их половозрелости. Они есть и у человека и действуют, соответственно, как промотор и как супрессор раковых процессов.
Результаты исследований, проведенных с плодовой мухой Drosophila melanogaster и тараканом Blatella germanica, показывают, что эти гены сохранялись на протяжении всей эволюции насекомых. Поэтому считается, что они могли сыграть ключевую роль в эволюции метаморфоза.
Стрелки биологических часов
Насекомые, которые подвергаются полному превращению, например, мухи, проходят три стадии развития: зародышевая, когда они формируются внутри яйца; личиночная (ювенильная стадия); и стадия куколки, которая охватывает метаморфозы и формирование взрослого организма.
Предыдущие исследования показали, что ген Br-C определяет формирование куколок у насекомых. В 2019 году та же команда ученых, которая руководила исследованием, описала важную функцию гена E93 для завершения метаморфоза у насекомых и инициирования созревания тканей, из которых затем формируются взрослые особи. Однако ген, отвечающий за определение ювенильной стадии, до сих пор был неизвестен. Теперь ученые выяснили, что ген Chimno — основной предшественник этой стадии у насекомых.
Удалив ген Chinmo у образцов дрозофилы, ученые заметили, что эти насекомые перешли к стадии куколки, не завершив ювенильную и рано перейдя во взрослую. Таким образом, новые данные подтверждают, что ген Chinmo необходим для развития молоди.
«Chinmo способствует росту тканей на ювенильной стадии дрозофилы, сохраняя клетки недифференцированными. Таким образом, пока он экспрессируется, клетки не могут дифференцироваться — ген подавляет действие тех генов, которые отвечают за формирование взрослых тканей», — объясняют ученые.
Таким образом, авторы исследования пришли к выводу, что ген Chinmo должен быть инактивирован, чтобы дрозофила могла перейти от ювенильной стадии к стадии куколки и успешно осуществить метаморфоз. Так же это подтверждает, что последовательное действие трех генов, а именно Chinmo, Br-C и E93, на стадиях личинки, куколки и взрослой особи, соответственно, координирует формирование различных органов и взрослый организм в целом.
Ген Chinmo и метаморфозы
Полная метаморфоза таких насекомых, как бабочки и мухи, является эволюционным нововведением. Оно возникло постепенно, в ходе эволюции от таких насекомых, как тараканы, которые подвергались гораздо более простой метаморфозе. Чтобы понять, как происходил этот постепенный процесс, исследователи проанализировали функцию Chinmo, Br-C и E93 у тараканов.
Анализ функции этих генов у разных видов насекомых позволил ученым наблюдать, как работает эволюция. А наблюдение за тем, что функция Chinmo сохраняется у таких эволюционно разделенных насекомых, как мухи и тараканы, дало ключ к пониманию того, как возникли метаморфозы.
Результаты исследования показали, что регуляторного действия Chinmo и Е93 у более прикорневых насекомых, таких как тараканы, достаточно для определения перехода от ювенильной формы к взрослой. Однако введение гена Br-C сделало возможным развитие куколок и появление полной метаморфозы через новую стадию куколки у насекомых, таких как мухи.
А при чем тут рак?
Chinmo и Br-C принадлежат к большому семейству факторов транскрипции BTB-ZF — белков, участвующих в развитии рака; также их обнаружили у людей. Хотя предыдущие исследования показали, что Chinmo является предшественником рака, роль Br-C и E93 в этом заболевании до сих пор была неизвестна.
Понимание молекулярного функционирования клеточного роста может помочь лучше понять раковые процессы. Здоровые клетки растут, дифференцируются и созревают. Раковые клетки, напротив, растут бесконтрольно. Таким образом, определение роли Chinmo, Br-C и E93 может иметь ключевое значение для будущих клинических исследований.
При этом в то время, как Chinmo является онкогенным предшественником, поскольку способствует росту тканей и предотвращает дифференцировку, C-Br и E93 служат супрессорами опухолей, активируя созревание тканей.
Читать далее:
Найден самый старый кириллический текст из когда-либо найденных
«Уэбб» нашел следы невероятно огромных звезд: они погибли на заре Вселенной
Странные звуки зафиксировали в стратосфере Земли: как ученые пытаются понять их природу
Иллюстрация на обложке: MaxPixel’s contributors | Источник: https://www.maxpixel.net/photo-56954