Более половины нашего генома формируют тысячи остатков древней вирусной ДНК, называемых транспозируемыми элементами. раскрыли Главную роль в раннем развитии зародыша. Работа опубликована в журнале Cell.
Элементы, способные к транспозиции, являющиеся остатками древней вирусной ДНК, активируются в первые часы и дни после оплодотворения. В период раннего развития эмбриональные клетки проявляют удивительную пластичность. Исследования на моделях, таких как мыши, демонстрируют решающую роль транспозируемых элементов в клеточной пластичности, но пока неясно является ли это свойством всех млекопитающих. Разное эволюционное происхождение вирусных остатков поднимает вопросы об их сохранении в геномах млекопитающих. Понимание регуляторных механизмов активации транспозируемых элементов важно для развития репродуктивной медицины и раскрытия фундаментальных принципов регуляции генома.
Группа ученых под руководством профессора Марии-Элены Торрес-Падилья из Мюнхенского университета имени Гельмгольца и LMU разработала новый метод анализа транскрипции древних последовательностей ДНК. Проводя исследование эмбрионов, сравнивая зародыши нескольких видов млекопитающих, включая мышь, корову, свинью, кролика и макаку-резуса, ученые сделали удивительное открытие: очень старые вирусные элементы, которые считались вымершими, вновь экспрессируются в эмбрионах. При этом каждый вид выражал разные типы этих элементов.
Исследования показывают, что активация транспозируемых элементов сохраняется у разных видов. Выявление конкретных элементов открывает захватывающие возможности для одновременного манипулирования тысячами генов в клетках. Этот подход предлагает новый способ влиять на судьбу клеток, например, направлять дифференцировку стволовых клеток, что обычно требует одновременного манипулирования сотнями генов. Работа подчеркивает важность понимания принципов регуляции, лежащих в основе транспозируемых элементов.
Профессор Торрес-Падилья объясняет: «Исследование выявило, что активация транспозируемых элементов характерна для ранних эмбрионов нескольких млекопитающих. Это важно потому, что эти клетки на начальных этапах развития могут превращаться во все типы клеток организма. Понимание того, как регулируют данные элементы, дает представление о механизмах клеточной пластичности. Работа создает основу для исследований специфических регуляторных элементов, имеющих широкие последствия для здоровья, болезней и влияния манипуляций с элементами на клеточные процессы».
Разработка новой методологии, открывающая возможности для исследований клеток и эмбрионов, приведёт к получению беспрецедентного массива данных. Раннее развитие эмбриона — динамичный процесс, привлекающий внимание ученых, но большинство исследований сосредоточены на одном виде: мыше или человеке. В работе использован эволюционный подход: сравнение нескольких видов млекопитающих выявило ключевые регуляторные пути, общие для всех млекопитающих. Биологические открытия и богатый набор данных станут ценным источником информации для исследователей в области биологии развития и репродукции.
[Фото: kjpargeter / Freepik.com]