Генетики разгадали тайну способности червей выращивать органы

Планарии (Schmidtea mediterranea) — крошечные плоские черви — давно закрепили за собой статус супергероев микромира. Их способность регенерировать все тело из небольшого фрагмента делает их идеальным объектом для изучения регенерации. Однако до сих пор оставалось загадкой, как их мощные стволовые клетки «понимают», какой орган нужно построить в том или ином месте, и почему они не ошибаются.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, раскрывает биологический механизм, который защищает планарий от ошибок при самосборке. Команда под руководством доктора Кэролин Адлер из Корнеллского университета (США) обнаружила «молекулярный предохранитель», контролирующий судьбу стволовых клеток.

Когда контроль теряется

Ключом к открытию стал ген кольцевого А (RoboA). В ходе экспериментов ученые использовали РНК-интерференцию, чтобы «выключить» этот ген. Результат оказался пугающим: прямо в мозгу у подопытных червей начала расти вторая глотка (глоточная питательная трубка).

«Мы обнаружили, что в нормальных условиях белок RoboA подавляет попытки стволовых клеток мозга следовать неправильной судьбе», — объясняет доктор Адлер. «Он действует как молекулярный диспетчер, не позволяя клеткам запустить программу построения глотки там, где должны быть нейроны».

Точная настройка ячейки

Исследователи обнаружили, что RoboA регулирует активность другого белка, FoxA, который является «главным ключом» для создания ткани глотки. Когда ученые подавили саму FoxA, произошло обратное: глотка планарии начала производить те типы нейронов, которые обычно встречаются только в голове.

Это открытие доказывает, что стволовые клетки имеют сложные взаимодействия. Если сигнальные пути нарушены, они могут мгновенно переключиться на создание совершенно другого органа. Чтобы регенерация прошла успешно, организму необходим тонкий баланс внешних сигналов.

Загадочный белок аносмин

Команда Адлера также определила партнера диспетчера RoboA — белок Anosmin. Примечательно, что аносмин присутствует у людей, но отсутствует у многих других млекопитающих, а его функции в нашем организме до сих пор плохо изучены. У планарий аносмин и RoboA работают вместе, обеспечивая правильное формирование клеток мозга. Это предполагает потенциальную новую роль аносмина в контроле функции стволовых клеток у более сложных видов.

Важнейшим выводом работы стало то, что этот механизм контроля активен не только во время заживления ран или эмбрионального развития. У червей он работает непрерывно на протяжении всей жизни животного, поддерживая правильную структуру тканей при постоянном обновлении клеток.

Регенерация — это тонко настроенный диалог между клетками и окружающей средой. Понимание того, как молекулярные сигналы поддерживают сохранение идентичности клеток, может помочь будущим врачам более эффективно и безопасно управлять стволовыми клетками человека.