Раскрыт ключ к тайне регенерации конечностей
Группа продвигает науку как культурное и основополагающее право и интегрирует граждан в свои проекты.
iStock
Крошечное существо с жабрами, улыбкой и ярко-зеленой кожей только что дало ученым ключ к разгадке одной из величайших загадок биологии: регенерации конечностей.
Водные саламандры, называемые аксолотлями, известны своей необычной способностью восстанавливать конечности, утраченные в результате травмы или ампутации. Теперь исследователи узнали больше о сложном процессе, стоящем за этой суперспособностью, в новом исследовании, опубликованном в Nature Communications.
«В этой области давно стоит вопрос о том, какие сигналы сообщают клеткам в месте травмы о необходимости регенерации, например, только кисти или всей руки», — говорит старший автор исследования Джеймс Монаган, профессор биологии и директор Института химической визуализации живых систем Северо-Восточного университета.
Оказывается, вещество под названием ретиноевая кислота, которое обычно содержится в ретиноловых средствах для лечения акне, отвечает за передачу сигналов о том, каким частям тела необходимо восстановиться.
Ретиноевая кислота также важна для развития человеческих эмбрионов, поскольку она сообщает клеткам, где развивать головы, ноги и ступни, объяснил Монаган. Однако по неизвестной причине большинство наших клеток теряют способность «слышать» регенеративные сигналы молекулы во время беременности.
Наука
iStock
И хотя регенерация целых человеческих конечностей все еще кажется научной фантастикой, Монаган заявил, что изучение сигнальной функции ретиноевой кислоты у этих земноводных может помочь в разработке новых методов исцеления человека и генной терапии.
Аксолотли не светятся в темноте. Чтобы наблюдать сигнализацию ретиноевой кислоты, команда Монагана использовала генетически модифицированных аксолотлей, которые испускают флуоресцентное зеленое свечение, при котором молекула активирует поврежденные клетки.
Первоначально исследовательская группа использовала более «франкенштейновский» подход, вводя избыточное количество ретиноевой кислоты в системы саламандр и наблюдая за эффектом. В месте ампутации аксолотли вырастали больше, чем нужно, заменяя одну руку на полноценную руку.«Если вы вводите много ретиноевой кислоты в (очаг поражения), вы включаете все эти гены, которые, вероятно, не имеют никакого отношения к необходимому паттерну», - объяснила Кэтрин МакКаскер, доцент кафедры биологии Массачусетского университета в Бостоне, которая не принимала участия в исследовании, но также изучает регенерацию конечностей саламандры.
Чтобы лучше понять, как аксолотли используют свой естественный уровень ретиноевой кислоты для регенерации конечностей, Монаган и его команда модифицировали свой подход.
«Мы обнаружили, что за расщепление ретиноевой кислоты в телах аксолотлей отвечает один фермент», — пояснила Монаган, слова которой приводит CNN. Когда ее команда заблокировала этот фермент, повторились те же самые эффекты Франкенштейна. «Это действительно волнующе и поразило нас, потому что это показывает, что уровни (природной) ретиноевой кислоты контролируются ее расщеплением».
Другими словами, травмированная рука аксолотля не знает, что нужно вырастить руку, отчасти потому, что фермент CYP26B1 препятствует дальнейшему процессу регенерации, объяснил Маккаскер.
По словам Монагана, на данный момент понимание этой взаимосвязи в регенеративной системе аксолотля — это лишь часть головоломки .
Следующим шагом будет определение того, на какие именно гены в клетках воздействует ретиноевая кислота во время регенерации, чтобы лучше понять «шаблон», которому следуют эти клетки.
Portafolio
