Междисциплинарная группа ученых использовала инструменты молекулярного и компьютерного анализа нового поколения для изучения генов, задействованных в регенерации хвоста. Команда изучила регенерирующий хвост зеленой ящерицы-анолиса (Anolis carolinensis), который при поимке хищником может потерять хвост, а затем отрастить его снова.
Результаты опубликованы сегодня в журнале PLOS ONE.
«Ящерицы в основном имеют тот же набор генов, что и люди», – сказал ведущий автор Кенро Кусуми, профессор Школы наук о жизни АГУ и заместитель декана Колледжа свободных искусств и наук. "Ящерицы – самые близкие родственники людям животные, способные регенерировать целые придатки. Мы обнаружили, что они включают по крайней мере 326 генов в определенных областях регенерирующего хвоста, включая гены, участвующие в эмбриональном развитии, ответе на гормональные сигналы и заживлении ран."
Другие животные, такие как саламандры, лягушачьи головастики и рыбы, также могут регенерировать свои хвосты, причем рост происходит в основном на кончике.
Во время регенерации хвоста все они включают гены так называемого «пути Wnt» – процесса, необходимого для контроля стволовых клеток во многих органах, таких как мозг, волосяные фолликулы и кровеносные сосуды. Однако у ящериц есть уникальный образец роста тканей, который распределяется по всему хвосту.
«Регенерация – это не мгновенный процесс», – сказала Элизабет Хатчинс, аспирантка программы ASU по молекулярной и клеточной биологии и соавтор статьи. "На самом деле, ящерицам требуется более 60 дней, чтобы восстановить функциональный хвост. Ящерицы образуют сложную регенерирующую структуру с клетками, врастающими в ткани на нескольких участках вдоль хвоста."
«Мы определили один тип клеток, который важен для регенерации тканей», – сказала Джин Уилсон-Ролз, соавтор и доцент Школы естественных наук Университета штата Вашингтон. «Так же, как у мышей и людей, у ящериц есть сателлитные клетки, которые могут расти и развиваться в скелетные мышцы и другие ткани."
«Используя технологии нового поколения для секвенирования всех генов, экспрессируемых во время регенерации, мы открыли загадку того, какие гены необходимы, чтобы отрастить хвост ящерицы», – сказал Кусуми. "Следуя генетическому рецепту регенерации, который есть у ящериц, а затем используя те же гены в клетках человека, в будущем можно будет вырастить новый хрящ, мышцы или даже спинной мозг."
Исследователи надеются, что их результаты помогут открыть новые терапевтические подходы к травмам спинного мозга, устранению врожденных дефектов и лечению таких заболеваний, как артрит.
В исследовательскую группу входили Кусуми, Хатчинс, Уилсон-Ролз, Алан Ролз и Дейл ДеНардо из Школы естественных наук ASU, Ребекка Фишер из Школы наук о жизни ASU и Медицинский колледж Феникса Университета Аризоны, Мэтью Хуэнтельман из трансляционных геномных исследований Institute и Джули Уэйд из Мичиганского государственного университета.
Это исследование финансировалось за счет грантов Национального института здравоохранения и Комиссии по биомедицинским исследованиям Аризоны.