Ученые из Института биологии Valrose (CNRS,
Франция) и их коллеги из Университета Пенсильвании (США),
показали, как один белок запускает спиральное движение в других
молекулах. Благодаря эффекту домино это заставляет клетки, органы
и все тело "скручиваться", распространяя асимметрию по всему
организму. Результаты исследования опубликованы в журнале
Science.
Наш мир в целом асимметричен: стоит только подумать о двойной
спирали ДНК, асимметричном делении стволовых клеток или о том,
что человеческое сердце расположено слева. Но как возникают эти
асимметрии и связаны ли они друг с другом?
В Институте биологии Valrose команда во главе с исследователем
CNRS Стефаном Носелли в течение нескольких лет изучает
правостороннюю асимметрию, чтобы ответить на поставленный вопрос.
Ученые определили первую генную асимметрию у плодовой мухи
(Drosophila) - одного из любимых организмов-моделей в
биологии. Совсем недавно команда показала, что этот ген играет ту
же роль у позвоночных: белок Myosin 1D, который он производит,
контролирует "скручивание" органов в одном направлении.
В своём исследовании ученые простимулировали создание
дополнительного белка Myosin 1D в нормально симметричных органах
дрозофилы, таких как дыхательная трахея. Это вызвало асимметрию
на всех уровнях: деформированные клеток, трахеи, скручивающуюся
вокруг себя, скручивание всего тела. Примечательно, что эти новые
асимметрии всегда развивались в одном направлении.
Биохимики из Университета Пенсильвании также внесли свой вклад в
проект: чтобы идентифицировать происхождение этих каскадных
эффектов, в лабораторных условиях они соединили белок Myosin 1D с
компонентом цитоскелета («основной» клетки), а именно актином.
Ученые заметили, что взаимодействие между двумя белками вызвало
спин активации актина.
Myosin 1D, помимо своей роли в правой и левой асимметрии среди
дрозофил и позвоночных, представляет собой уникальный белок,
способный самостоятельно индуцировать асимметрию во всех
масштабах, сначала на молекулярном уровне, затем - через эффект
домино - на клеточном, тканевом и даже поведенческом уровнях. Эти
результаты свидетельствуют о возможном механизме внезапного
появления новых морфологических характеристик в ходе эволюции,
таких как, например, скручивание тел улиток.
[Фото: Gaëlle Lebreton; photo editing by Stéphane
Noselli / iBV / CNRS]
