Isključivanje gena u ranoj fazi razvoja miša dovelo je istraživače do slučajnog embrionalnog sisara sa šest nogu.
Ovaj čudan rezultat odveo je istraživanje kičmene moždine razvojnih biologa Anastasije Lozovske i Moisesa Malloa i njihovih kolega sa portugalskog Instituta za nauku Gulbenkian u novom pravcu.
„Nisam ja izabrao projekat, projekat je izabrao mene“, rekao je Mallo Sari Rirdon za Nature News.
Tim je uporedio mišje embrione od 10 do 17 dana sa i bez funkcionalnih verzija gena o kome je reč, Tgfbr1, koji kodira protein receptora Tgfbr1.
Tgfbr1 doprinosi signalnom putu koji telu u formiranju daje pravce od trupa do repa. Ovaj put ovde pruža „napravi zadnji ud“ ili uputstva za „spoljne genitalije“ ćelijama embriona u razvoju.
Kako embrion sisara raste, on gradi strukture uzastopno od glave do repa. U ranom razvoju, genetski mehanizmi se pomeraju sa fokusiranja na glavu ka proširenju tela i postavljanju temelja za glavne sisteme organa.
Kasnije se dešava druga tranzicija gde aktivacija gena u više slojeva tkiva proširuje trup i stvara rep.
Tokom ovog procesa interakcije između novonastalih tkiva stvaraju strukture neophodne za izlazne kanale tela i genitalije.
Dok noge i ruke dele mnoge iste gene, ovako rano u procesu, zadnji udovi i genitalije imaju više zajedničkog. Bilo je nekih sugestija da proizilaze iz iste početne strukture primordijuma kod vrsta predaka.
„Stoga će biti zanimljivo utvrditi da li bi mehanizam vezan za razvojnu plastičnost otkrivenu našim radom… mogao pomoći [objasniti] odsustvo zadnjih udova kod zmija, ali njihovo prisustvo kod većine guštera“, pitaju se Lozovska i kolege.
Naučnici su otkrili da uprkos prilično dramatično drugačijem postavljanju dodatnih nogu u embrionima bez funkcionalne verzije Tgfbr1, drugi geni izraženi u ovim nogama su slični onima koji se nalaze u normalnim udovima miša.
Oba dodatka nastaju iz sredine tri sloja tkiva koji čine rani embrion, mezoderm. Kako se ćelije koje se pretvaraju u udove guraju u okolni spoljašnji sloj tkiva (endoderm), moguće je da tada dobiju više poruka „postati noge“ kako bi se dalje razvijale u deformisane, ali zrele strukture udova, sumnjaju istraživači.
Lozovska i tim su bliže pogledali DNK u mutantnom tkivu nogu u poređenju sa kontrolnim miševima i identifikovali remodeliranje hromatina – proteini koji kontrolišu pristup DNK ćelija prebačeni su na konfiguraciju „noga“, umesto na „genitalnu“ konfiguraciju.
Istraživači još uvek ne znaju tačan mehanizam između supresije gena Tgfbr1 što dovodi do dodatnog para nogu.
Razumevanje više o ovim fundamentalnim procesima će opremiti istraživače sa dodatnim alatima za rešavanje razvojnih izazova i bolesti.
Ovo istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Communications.
