Підтримка плюрипотентних клітин у часі є важливою ознакою розвитку. Плюрипотентні клітини - це стовбурові клітини, які можуть розвиватися в усі інші клітини. Розуміння розвитку плюрипотентних стовбурових клітин у серці може допомогти відтворити цей процес у лабораторії.
Стародавня риба, яку називають «живою копалиною», допомогла вченим зрозуміти основи стовбурових клітин. Вчені на Університет Копенгагена виявили, що латимір містить головний ген, який регулює стовбурові клітини та підтримує плюрипотентність. Було виявлено, що цей ген, відомий як OCT4 у людей і мишей, можна замінити варіантом латимула в мишачі стовбурові клітини.
Целакант називають «живою скам’янілістю» і класифікують окремо від ссавців через те, що він розвинувся до своєї нинішньої форми приблизно 400 мільйонів років тому. Він імітує перших тварин, які перейшли з моря на сушу, оскільки має плавники, схожі на кінцівки.
Доцент Моллі Лаундес сказала: «Вивчаючи його клітини, можна, так би мовити, повернутися в еволюцію».
Доцент Вораноп Сукпарангсі продовжує: «Центральний фактор, що контролює мережу генів у стовбурових клітинах, знаходиться в латимірі. Це показує, що мережа існувала на ранніх етапах еволюції, потенційно ще 400 мільйонів років тому».
доктор філософії студентка Олена Морганті сказала, «Принадність еволюційного руху назад полягає в тому, що організми стають простішими. Наприклад, вони мають лише одну копію деяких важливих генів замість багатьох версій. Таким чином, ви можете відокремити те, що важливо для стовбурових клітин, і використовувати це для покращення вирощування стовбурових клітин у чашці».
Вчені виявили, що мережа стовбурових клітин набагато старша, ніж вважалося раніше, і її можна знайти у вимерлих видів. Вони також виявили, як еволюція змінила мережу генів, щоб увімкнути плюрипотентних стовбурових клітин.
Досліджено понад 40 генів стовбурових клітин тварин: кенгуру, мишей, акул. Тварини були вибрані так, щоб представити гарний переріз основних еволюційних поворотних моментів.
У дослідженні працював штучний інтелект для створення тривимірних моделей різних білків OCT4. За словами експертів, загальна структура білка зберігалася протягом еволюції. Хоча частини цих білків, які, як відомо, є ключовими для стовбурових клітин, не змінюються, видоспецифічні варіації в цих білках, які здаються не пов’язаними один з одним, змінюють їхню орієнтацію, що може вплинути на те, наскільки добре вони зберігають плюрипотентність.
Джошуа Марк Брікман сказав, «Це захоплююче відкриття про еволюцію, яка була б неможливою до появи нових технологій. Ви можете розглядати це як розумне мислення еволюції, ми не возимося з «двигуном в машині», але ми можемо рухати двигун і вдосконалювати трансмісії, щоб побачити, чи пришвидшить це машину».
Довідка з журналу:
- Sukparangsi, W., Morganti, E., Lowndes, M. та ін. Еволюційне походження функції OCT4/POU5 хребетних у підтримці плюрипотентності. Nat Commun 13, 5537 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-32481-z
