Обнаружены гены, запускающие эмбриональное развитие человека

Международная группа ученых, возглавляемая исследователями из Каролинского Института (Karolinska Institutet, Швеция), впервые картировала все гены, активирующиеся в первые несколько дней развития оплодотворенной яйцеклетки человека. Исследование, результаты которого опубликованы в Nature Communications, способствуют лучшему пониманию раннего эмбрионального развития человека. Исследователи надеются, что результаты помогут в поиске новых лекарств от бесплодия.

Новая жизнь начинается с единственной оплодотворенной клетки. Через день после оплодотворения клеток уже две, через два дня – четыре, через три – восемь и так далее, до многих миллиардов клеток к моменту рождения. Порядок включения генов после оплодотворения оставался одной из неисследованных территорий развития человека.

Геном человека насчитывает примерно 23 тысячи генов. В ходе настоящей работы исследователи обнаружили, что только 32 гена включаются через два дня после оплодотворения, а на третий день активны 129 генов; 7 из найденных и охарактеризованных генов ранее не были известны.

«Выявленные гены – «ключ зажигания», который действительно запускает эмбриональное развитие человека. Это можно сравнить с киданием камня в воду и наблюдением затем волн на ее поверхности», – рассказывает основной исполнитель исследования Джуа Кере (Juha Kere), профессор Отделения Бионаук и Питания (Department of Bio-sciences and Nutrition) Каролинского Института, являющаяся также сотрудником центра бионаук SciLifeLab (Швеция).

Исследователи разработали новый способ анализа результатов для поиска новых генов. Большинство генов кодируют белки, но в геноме также присутствует большое количество повторяющихся последовательностей ДНК, которые длительное время считались «мусорными», но на самом деле они играют важную роль в регуляции экспрессии генов. В настоящей работе ученые показали, что недавно выявленные гены могут взаимодействовать с «мусорной ДНК» и являются необходимыми для начала развития.

«Наши результаты позволяют по-новому взглянуть на регуляцию раннего эмбрионального развития человека. Мы выявили новые факторы, которые можно использовать в репрограммировании клеток в так называемые плюрипотентные стволовые клетки для возможного лечения широкого спектра заболеваний и, возможно также, в лечении бесплодия», – говорит Оути Ховатта (Outi Hovatta), профессор Отделения Клинических Наук, Внедрения и Технологий (Department of Clinical Science, Intervention and Technology) Каролинского Института, главный автор публикации.

Митоз, стадия 4х клеток (изображение из фотобанка). Каждая жизнь начинается с одной оплодотворенной яйцеклетки. Через день после оплодотворения клеток две, через два дня – 4, через три дня – 8, и т.д., вплоть до миллиардов клеток к моменту рождения. Порядок, в котором гены активируются после оплодотворения, долгое время оставался неисследованной территорией развития человека.
(фото: © Tatiana Shepeleva / Fotolia)

По материалам Karolinska Institutet

Оригинальная статья:
Virpi Töhönen, Shintaro Katayama, Liselotte Vesterlund, Eeva-Mari Jouhilahti, Mona Sheikhi, Elo Madissoon, Giuditta Filippini-Cattaneo, Marisa Jaconi, Anna Johnsson, Thomas R. Bürglin, Sten Linnarsson, Outi Hovatta and Juha Kere. Novel PRD-like homeodomain transcription factors and retrotransposon elements in early human development. Nature Communications, September 2015 DOI: 10.1038/NCOMMS9207