Поддержка плюрипотентных клеток с течением времени является важной особенностью развития. Плюрипотентные клетки — это стволовые клетки, которые могут развиваться во все другие клетки. Понимание развития плюрипотентных стволовых клеток в сердце может помочь воспроизвести этот процесс в лаборатории.
Древняя рыба, названная «живым ископаемым», помогла ученым понять основы стволовых клеток. Ученые в Университет Копенгагена обнаружили, что рыба целакант содержит главный ген, который регулирует стволовые клетки и поддерживает плюрипотентность. Было обнаружено, что этот ген, известный как OCT4 у людей и мышей, заменяется вариантом целаканта у стволовые клетки мыши.
Целаканта называют «живым ископаемым» и классифицируют отдельно от млекопитающих, поскольку он развился в свою нынешнюю форму около 400 миллионов лет назад. Он имитирует первых животных, перешедших из моря на сушу, поскольку у него плавники, напоминающие конечности.
Доцент Молли Лаундс сказала: «Изучая его клетки, можно, так сказать, вернуться в эволюцию».
Доцент Вораноп Сукпарангси продолжает: «Центральный фактор, контролирующий генную сеть в стволовых клетках, обнаружен в целаканте. Это показывает, что сеть существовала на ранней стадии эволюции, возможно, еще 400 миллионов лет назад».
Кандидат наук. студентка Елена Морганти сказала: «Прелесть возвращения в эволюцию в том, что организмы становятся проще. Например, у них есть только одна копия некоторых важных генов вместо множества версий. Таким образом, вы сможете отделить то, что важно для стволовых клеток, и использовать это для улучшения выращивания стволовых клеток в чашке».
Ученые обнаружили, что сеть стволовых клеток намного старше, чем считалось ранее, и ее можно обнаружить у вымерших видов. Они также обнаружили, как эволюция изменила генную сеть, чтобы сделать возможным плюрипотентные стволовые клетки.
Было исследовано более 40 генов стволовых клеток животных: кенгуру, мышей и акул. Животные были выбраны так, чтобы они представляли собой хороший срез основных поворотных моментов эволюции.
В исследовании приняли участие искусственный интеллект для создания трехмерных моделей различных белков OCT4. По мнению экспертов, общая структура белка сохранялась на протяжении всей эволюции. Хотя части этих белков, которые, как известно, имеют решающее значение для стволовых клеток, не изменяются, видоспецифичные вариации этих белков, которые кажутся несвязанными друг с другом, меняют свою ориентацию, что может повлиять на то, насколько хорошо они сохраняют плюрипотентность.
Джошуа Марк Брикман — сказал, «Это потрясающее открытие об эволюции, которое было бы невозможно до появления новых технологий. Вы можете рассматривать это как эволюцию, если разумно мыслить: мы не возимся с «двигателем в автомобиле», но мы можем перемещать двигатель и улучшать трансмиссию, чтобы увидеть, заставит ли это машину двигаться быстрее».
Справочник журнала:
- Сукпарангси В., Морганти Э., Лаундс М. и др. Эволюционное происхождение функций OCT4/POU5 позвоночных, поддерживающих плюрипотентность. Nat Commun 13, 5537 (2022). ДОИ: 10.1038 / s41467-022-32481-г
