‘Chirality gene’ puts life in a twist — ABC Chemicals


Исследователи обнаружили, что асимметрия в живых организмах может быть результатом эффекта домино — от уровня биомолекул вплоть до целых органов и даже движения — который вызывается одним геном. Открытие проливает свет на происхождение асимметрии в биологических системах, предполагая, что это фундаментальное свойство могло развиться просто и быстро.

То, как организмы приобретают асимметрию или хиральность — например, сердце, расположенное с левой стороны тела человека, или спиральную спираль раковины улитки — давно озадачивало ученых. Это происходит на всех биологических масштабах, что привело некоторых к предположению, что это явление может распространяться на более высокие уровни с помощью одного процесса определения асимметрии на молекулярном уровне. Но это осталось открытым вопросом.

Лаборатория Стефана Нозелли в Университете Ниццы София Антиполис во Франции ранее определила ген Myo1D, который отвечает за нормальную лево-правую асимметрию у плодовых мушек. Ген кодирует моторный белок под названием миозин 1D, который взаимодействует с актином, другим белком, который составляет сеть микрофиламентов или цитоскелета клеток.

В настоящее время команда Нозелли изучила минимальные биологические требования, предъявляемые к Myo1D, чтобы вызвать асимметрию слева-справа. Благодаря генетической инженерии плодовых мушек для экспрессии Myo1D в клетках и тканях, где он обычно не экспрессируется, исследователи обнаружили, что он генерирует хиральность без какого-либо другого воздействия.

Источник: Gaëlle Lebreton / iBV / CNRS

«К нашему удивлению, оказалось, что Myo1D было достаточно само по себе, не требуя ничего большего, чем то, что уже присутствует в клетках или тканях», — объясняет Носелли. «На этом этапе мы поняли, что Myo1D — это больше, чем фактор, необходимый для нормальной лево-правой асимметрии; на самом деле, он обладает уникальной хиральной определяющей активностью ».

Дальнейшие эксперименты показали, что Myo1D индуцирует хиральность на всех биологических уровнях, о чем свидетельствуют удлиненные клетки, спиральная трахея, скручивание всего тела и поведение «бочкообразного скручивания» у личинок плодовой мухи. Был идентифицирован другой ген, Myo1C, который вызывал подобное, но менее выраженное скручивание в противоположном направлении.

«Кажется, что хиральность является фундаментальным свойством биологических систем, которое связано с простыми молекулярными взаимодействиями и является передаваемым», — говорит Носелли. «До сих пор ни один другой ген не обладал такой мощной активностью, от нано до макроуровня».

Чтобы лучше понять точный механизм, с помощью которого миозин 1D индуцирует асимметрию, ученые исследовали его влияние на актин. Лабораторные тесты показали, что, когда эти два вещества вступают в контакт друг с другом, миозин 1D заставляет актиновые филаменты двигаться круговыми движениями против часовой стрелки. И наоборот, миозин 1С не выявил смещения поворота.

«Подобные связи давно подозревались, но это исследование дает, возможно, наиболее полную картину такого« каскада асимметрии »во время развития животных», — комментирует Ричард Палмер, который изучает асимметрию в Университете Альберты в Канаде. «Это укрепляет веру в то, что субклеточное киральное движение может быть ключевым шагом в« нарушении »симметрии во время развития».







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *