Mokslininkai atskleidžia keisto gyvūno amžinos jaunystės paslaptį

Transgeninio jūros anemono čiuptuvų pjūvis, rodantis SoxC ląstelių grupių (violetinės) ir jungiamojo raumenų (geltonos) diferenciacijos ataugas. Kreditas: Andreas Diener

Jūros anemonuose labai konservuoti genai užtikrina nuolatinį neuronų ir liaukų ląstelių diferenciaciją.

Jūros anemonai, matyt, yra nemirtingi gyvūnai. Atrodo, kad jie yra atsparūs senėjimui ir neigiamam poveikiui, kurį laikui bėgant patiria žmonės. Tačiau tikslios jų amžinos jaunystės priežastys nėra iki galo suprantamos.

Anemono genetinis įspaudas Nematostella vectensis Tai atskleidžia, kad šio neįtikėtinai senovinio gyvūnų būrio nariai neuronų diferenciacijai naudoja tas pačias genų sekas kaip ir sudėtingesni organizmai. Šie genai taip pat yra atsakingi už visų organizmo ląstelių homeostazės palaikymą anemono gyvavimo metu. Šie rezultatai neseniai buvo paskelbti žurnale ląstelių ataskaitos evoliucijos biologų grupė, vadovaujama Ulricho Technau Vienos universitetas.

Beveik visi gyvi daiktai susideda iš milijonų, jei ne milijardų, ląstelių, kurios sudėtingais būdais susijungia ir sudaro specifinius audinius ir organus, sudarytus iš įvairių ląstelių tipų, tokių kaip įvairūs neuronai ir liaukinės ląstelės. Tačiau neaišku, kaip atsiranda ši kritinė skirtingų ląstelių tipų pusiausvyra, kaip ji reguliuojama ir ar skirtingi skirtingų organizmų ląstelių tipai turi bendrą kilmę.

Optinis išilginis jūros anemonų pjūvis

Optinis išilginis jūros anemonų pjūvis su 1 transgeniniu neuronu 1 (raudonas) abiejuose ląstelių sluoksniuose. Raumenys nusidažę žaliai, o ląstelių branduoliai – mėlyni. Kreditas: Andreas Diener

Vienaląstis įspaudas veda prie bendrų protėvių

Mokslinių tyrimų grupė, vadovaujama vystymosi evoliucijos biologo Ulricho Technau, kuris taip pat vadovauja Vienos universiteto Kamieninių ląstelių reguliavimo (SinCeReSt) tyrimų platformai, iššifravo visų tipų ir tipų neuronų ir liaukų įvairovę ir evoliuciją. Jūros anemonų vystymosi kilmė Nematostella vectensis.

Norėdami tai pasiekti, jie panaudojo vienos ląstelės transkripciją – metodą, kuris per pastarąjį dešimtmetį padarė perversmą biomedicinoje ir evoliucinėje biologijoje.

Tokiu būdu ištisi organizmai gali būti suskirstyti į atskiras ląsteles, o visi genai, šiuo metu ekspresuojami kiekvienoje ląstelėje, gali būti iššifruoti atskirai. Skirtingi ląstelių tipai iš esmės skiriasi savo ekspresuojamais genais. Todėl vienos ląstelės transkriptai gali būti naudojami kiekvienos atskiros ląstelės molekuliniam pirštų atspaudui nustatyti“, – aiškina Julia Steiger, pirmoji dabartinės publikacijos autorė.

Tyrimo metu ląstelės su persidengiančiais pirštų atspaudais buvo sugrupuotos. Tai leido mokslininkams atskirti konkrečius ląstelių tipus arba ląsteles pereinamaisiais vystymosi etapais, kurių kiekviena turi unikalias išraiškingas grupes. Tai taip pat leido tyrėjams nustatyti bendrą skirtingų audinių liniją ir kamieninių ląstelių populiacijas.

Jų nuostabai jie nustatė, kad, priešingai nei buvo manoma, neuronai, liaukinės ląstelės ir kitos jutimo ląstelės atsiranda iš vienos bendros protėvių populiacijos, o tai gali būti patikrinta genetiškai paženklinus gyvus gyvūnus. Kadangi kai kurios liaukos ląstelės, turinčios neuronų funkcijas, taip pat žinomos stuburiniams gyvūnams, tai gali reikšti labai seną evoliucinį ryšį tarp liaukos ląstelių ir neuronų.

Senoviniai genai nuolat naudojami

Genas vaidina ypatingą vaidmenį kuriant šias bendras progenitorines ląsteles. SoxC yra ekspresuojamas visose pirminėse neuronų ląstelėse, liaukų ląstelėse ir neuronuose ir yra būtinas visų šių ląstelių tipų formavimuisi, nes autoriai taip pat sugebėjo tai įrodyti atlikdami išmušimo eksperimentus.

„Įdomu tai, kad šis genas nėra neįprastas: jis taip pat vaidina svarbų vaidmenį formuojant žmonių ir daugelio kitų gyvūnų nervų sistemą, o tai kartu su kitais duomenimis rodo, kad šie pagrindiniai neuronų diferenciacijos reguliavimo mechanizmai yra išsaugoti visame pasaulyje. gyvūnų karalystę.“ – sako Technow.

Lygindami skirtingus gyvenimo etapus, autoriai taip pat nustatė, kad jūros anemonuose yra palaikomi genetiniai neuronų vystymosi procesai nuo embriono iki suaugusio organizmo, taip prisidedant prie neuronų homeostazės visą gyvenimą. Nematostella victensis.

Tai nuostabu, nes, skirtingai nei žmonės, jūros anemonai gali pakeisti prarastus ar pažeistus neuronus visą savo gyvenimą. Ateities tyrimams tai kelia klausimą, kaip jūrų anemonai sugeba išlaikyti šiuos mechanizmus, kurie sudėtingesniuose organizmuose atsiranda tik embriono stadijoje, suaugusio žmogaus organizme kontroliuojamu būdu.

Nuoroda: „Vienaląstės transkriptai identifikuoja konservuotus liaukų neuronų linijų reguliatorius“, autorius Julia Steiger, Alison J. Cole, Andreas Diener, Tatiana Lebedeva, Grigory Jenkovic, Alexander Reis, Robert Rischel, Elizabeth Taudes, Mark Lassnig ir Ulrich Technau, 20 2022 m. rugsėjo mėn. ir ląstelių ataskaitos.
DOI: 10.1016 / j.celrep.2022.111370

READ  Svarbiausi įvykiai iš sėkmingo erdvėlaivio „Odisėjas“ nusileidimo Mėnulyje

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *