Учёные смогли впервые отключить ген в зародыше рыбы

Американские молекулярные биологи смогли впервые отключить ген в зародыше рыбки данио-рерио, уменьшив при этом длину её хвоста. Результаты опыта опубликовал научный журнал Developmental Cell.

В перспективе открытие позволит узнать больше о процессе развития эмбрионов человека и других видов животных.

Интерес к генетической программе развития живых организмов будоражит умы учёных по всему миру с момента открытия ДНК и связанных с ним матричных РНК. Известно, что эта генетически заложенная схема развития отвечает за превращение оплодотворённой яйцеклетки в зародыш, плаценту и другие важнейшие компоненты плода, а сбои в её работе могут приводить к бесплодию и развитию множества других врождённых заболеваний.

Ранние исследования этой программы концентрировались на опытах на зародышах мышей и обезьян, которые, по итогам, не привели ни к чему конкретному. Три года назад британские и корейские генетики впервые отредактировали ДНК жизнеспособных человеческих яйцеклеток и отключили один из ключевых генов, связанных с работой программы развития человека.

Продолжая этот эксперимент, американские исследователи провели серию опытов с геномным редактором CRISPR/Cas13d. В отличие от других систем подобного типа, этот редактор специализируется на изменении или уничтожении нитей РНК, а не ДНК. Используя эту систему, учёные выяснили как аналогичных результатов можно добиться, не внося изменений в структуру генома зародыша.

В рамках опубликованного на этой неделе исследования американские биологи вносили временные изменения в геном клетки, повреждая или изменяя молекулы так называемой матричной РНК. Это своеобразные копии генов, которые образуются в ядре клетки и затем транспортируются в ее цитоплазму, где их могут считывать рибосомы – компоненты клетки, которые отвечают за производство белка.

Известно, что повредив или изменив матричную РНК, можно временно отключить ген, или, как минимум, серьёзно повлиять на его работу. Используя это знание, исследователи попытались поменять работу гена TBXTA, который управляет ростом хвоста зародыша рыбки данио-рерио, а также нескольких генов, отвечающих за рост эмбриональных стволовых клеток.

В рамках эксперимента учёные создали новую версию молекулы Cas13d которая могла эффективно работать в зародышах разных видов позвоночных животных. Этот вариант белка, который назвали RfxCas13d, смог резко замедлить рост хвоста у эмбрионов в одном случае, и полностью остановил их формирование во втором.

Учёные надеются, что дальнейшие исследования на эту тему позволят найти ответ на одну из важнейших загадок биологии – как молекулы РНК, которые оплодотворенная яйцеклетка унаследовала от матери, влияют на развитие зародыша. В перспективе открытие позволит найти способ предотвращать неправильное развитие зародышей как у животных, так и у людей.

Фото: lostkabab / Shutterstock / FOTODOM