Гены, ответственные за развитие зародыша человека
Всем знаком цикл, который проходит эмбрион: яйцеклетка после оплодотворения многократно делится надвое, составляя к третьему дню зародыш из восьми клеток. Если быть точным, в начале происходит даже не деление а дробление, так как размер первых клеток не увеличивается – бластомеры яйцеклетки неизменны.
Каким образом зародыш растет и чем его рост регулируется на первых этапах жизни? Сначала матричные РНК яйцеклетки, присутствующие еще до оплодотворения, регулируют дробление и деление. Но, ДНК принадлежащая зародышу активизируется достаточно быстро, и уже от качества и порядка ее работы зависят особенности и индивидуальность будущего организма.
Человеческая ДНК насчитывает около двадцати трех тысяч генов, и вплоть до нынешнего момента не было известно о том, какие из них работают в первые дни существования зародыша и регулируют его развитие. Однако исследователи из института Каролины достигли больших успехов в разработке этой проблемы. Скоро журнале «Nature Communications» будут опубликованы материалы их работы. Были определены гены, регулирующие производство белка уже на ранних этапах развития эмбриона: ко второму дню их 32, а ко времени формирования бластоцисты уже 129, из них 7 ранее не исследовались.
Преимущественная часть этих генов, естественно, кодирует белки, но некоторые иожно отнести к мусорным последовательностям. О функциях большего числа фрагментов цепочки ДНК ученые ничего не знают, некоторым кажется, что для нормальной работы клетки они не нужны. В частности ранее было заявлено о бесполезности протяженных повторяющихся фрагментов, так называемых ретротранспозонов - мобильных генетических элементов. Они копируются в определенные участки хромосом свободно перемещаясь внутри генома.
Эти скопированные ретротранспозоны способны нарушить работу человеческого организма: копируясь в важный ген, они заменяют его «программу», и в итоге синтезируется не белок, а что-то неопределенное. Поэтому чаще всего эти мобиьные элементы клеткой не используются, а ученые считают их мусорными.
Несмотря на это в свежих публикациях ретротранспозоны более не определяются как бесполезные. Так, нынешнее исследование доказало, что при взаимодействии ранних белков и мобильных генетических элементов ДНК определяется будущее развитие зародыша, и конкретно на его основе происходят следующие этапы эмбриогенеза.
Это открытие полезно как для науки, так и для практической медицины: ученые глубже понимают тайны раннего развития эмбриона, и все ближе становятся к созданию искусственных стволовых клеток, идентичных природным. В будущем это позволить лечить болезни возникающие при раннем развитии зародыша.