Transgēna jūras anemona taustekļu šķērsgriezums, kurā redzami SoxC šūnu kopu (violeta) un saista muskuļa (dzeltena) diferenciācijas izaugumi. Kredīts: Andreass Dieners
Jūras anemonos ļoti konservēti gēni nodrošina nepārtrauktu neironu un dziedzeru šūnu diferenciāciju.
Jūras anemoni acīmredzot ir nemirstīgi dzīvnieki. Šķiet, ka tie ir imūni pret novecošanos un negatīvajām sekām, ko cilvēki laika gaitā piedzīvo. Tomēr precīzi viņu mūžīgās jaunības iemesli nav pilnībā izprasti.
Anemones ģenētiskais nospiedums Nematostella vectensis Tas atklāj, ka šīs neticami senās dzīvnieku grupas locekļi neironu diferenciācijai izmanto tās pašas gēnu sekvences kā sarežģītāki organismi. Šie gēni ir atbildīgi arī par visu organisma šūnu homeostāzes uzturēšanu anemones dzīves laikā. Šie rezultāti nesen tika publicēti žurnālā šūnu atskaites evolūcijas biologu grupa Ulriha Tehnau vadībā Vīnes universitāte.
Gandrīz visas dzīvās būtnes sastāv no miljoniem, ja ne miljardiem šūnu, kas sarežģītā veidā apvienojas, veidojot īpašus audus un orgānus, kas sastāv no dažādiem šūnu veidiem, piemēram, dažādiem neironiem un dziedzeru šūnām. Tomēr nav skaidrs, kā parādās šis dažādu šūnu tipu kritiskais līdzsvars, kā tas tiek regulēts un vai dažādu organismu dažādiem šūnu tipiem ir kopīga izcelsme.
Jūras anemonu optiskais garengriezums ar 1 transgēnu neironu 1 (sarkans) abos šūnu slāņos. Muskuļi ir iekrāsoti zaļā krāsā, un šūnu kodoli ir zili. Kredīts: Andreass Dieners
Vienšūnas nospiedums noved pie kopīgiem senčiem
Pētniecības grupa, kuru vada attīstības evolūcijas biologs Ulrihs Technau, kurš arī vada Vīnes universitātes cilmes šūnu vienšūnu regulēšanas (SinCeReSt) pētniecības platformu, ir atšifrējusi visu veidu un veidu neironu un dziedzeru daudzveidību un evolūciju. Jūras anemonu attīstības izcelsme Nematostella vectensis.
Lai to panāktu, viņi izmantoja vienas šūnas transkripciju – metodi, kas pēdējo desmit gadu laikā ir mainījusi biomedicīnu un evolūcijas bioloģiju.
Tādējādi veselus organismus var sadalīt atsevišķās šūnās, un visus gēnus, kas pašlaik tiek ekspresēti katrā šūnā, var atšifrēt atsevišķi. Dažādi šūnu tipi būtiski atšķiras pēc to ekspresētajiem gēniem. Tāpēc vienas šūnas transkriptus var izmantot, lai noteiktu katras atsevišķas šūnas molekulāro pirkstu nospiedumu,” skaidro Jūlija Šteigere, pašreizējās publikācijas pirmā autore.
Pētījumā šūnas ar pārklājošiem pirkstu nospiedumiem tika grupētas. Tas ļāva zinātniekiem atšķirt konkrētus šūnu tipus vai šūnas pārejas attīstības stadijās, katrai no kurām bija unikālas izteiksmīgas grupas. Tas arī ļāva pētniekiem identificēt dažādu audu kopējo izcelsmi un cilmes šūnu populācijas.
Par pārsteigumu viņi atklāja, ka pretēji iepriekšējiem pieņēmumiem neironi, dziedzeru šūnas un citas sensorās šūnas rodas no vienas kopīgas senču populācijas, ko var pārbaudīt ar ģenētisko marķējumu dzīviem dzīvniekiem. Tā kā dažas dziedzeru šūnas ar neironu funkcijām ir zināmas arī mugurkaulniekiem, tas var liecināt par ļoti senām evolūcijas attiecībām starp dziedzera šūnām un neironiem.
Senie gēni pastāvīgā lietošanā
Gēnam ir īpaša loma šo kopējo cilmes šūnu attīstībā. SoxC tiek ekspresēts visās neironu, dziedzeru šūnu un neironu primārajās šūnās, un tas ir būtisks visu šo šūnu tipu veidošanai, jo autori to varēja pierādīt arī izslēgšanas eksperimentos.
“Interesanti, ka šis gēns nav neparasts: tam ir arī svarīga loma nervu sistēmas veidošanā cilvēkiem un daudziem citiem dzīvniekiem, kas kopā ar citiem datiem parāda, ka šie galvenie neironu diferenciācijas regulējošie mehānismi, šķiet, ir saglabāti visās valstīs. dzīvnieku valstība.” saka Technovs.
Salīdzinot dažādus dzīves posmus, autori arī atklāja, ka jūras anemonēs tiek saglabāti neironu attīstības ģenētiskie procesi no embrija līdz pieaugušam organismam, tādējādi veicinot neironu homeostāzi visa mūža garumā. Nematostella victensis.
Tas ir ievērojams, jo atšķirībā no cilvēkiem jūras anemones var aizstāt zaudētos vai bojātos neironus visu mūžu. Turpmākajiem pētījumiem tas rada jautājumu par to, kā jūras anemonēm izdodas kontrolēt šos mehānismus, kas sastopami sarežģītākos organismos tikai embrionālajā stadijā, pieaugušā organismā.
Atsauce: “Vienšūnu transkripti identificē konservētos dziedzeru neironu līniju regulatorus”, autori Jūlija Šteigere, Elisone J. Koula, Andreass Dieners, Tatjana Ļebedeva, Grigorijs Dženkovičs, Aleksandrs Reiss, Roberts Rišels, Elizabete Taudesa, Marks Lasnigs un Ulrihs Tehnau, 20 2022. gada septembris un šūnu atskaites.
DOI: 10.1016 / j.celrep.2022.111370
