Hvordan embryoceller opnår uafhængighed

Det sker i de første timer efter befrugtningen:Det tidlige embryos celler begynder selvstændigt at producere proteiner, byggestenene til celler og organer. Deres eget, unikt sammensatte genetiske materiale tjener som planen. Hos hvirveldyr kommer startsignalet for denne proces fra tre moderproteiner, der binder til afkommets DNA. Nye resultater fra Dr. Meijiang Gao fra et forskerhold ledet af Dr. Daria Onichtchouk ved Universitetet i Freiburgs Biologisk Institut. Jeg viser nu ved hjælp af en zebrafiskmodel, hvordan to af disse tre starter proteiner i ægcellen fremkalder deres roller, og hvordan de agerer i den videre udvikling. Resultaterne blev offentliggjort i en undersøgelse i tidsskriftet Nature Communications .

"Vi har vist, hvordan proteinerne Pou5f3 og Sox19b fungerer på forskellige tidspunkter i embryonal udvikling og i forskellige områder af embryoet," siger biologen om undersøgelsens integrerede tilgang. Hun udfører sin forskning ved University of Freiburg's Cluster of Excellence CIBSS—Centre for Integrative Biological Signaling Studies, hvis videnskabsmænd forfølger målet om at forstå signalprocesser på tværs af skalaer. Prof. Dr. Jens Timmer og Markus Rosenblatt fra University of Freiburg's Institute of Physics deltog også i undersøgelsen.

Vigtige molekyler til stamcelleforskning

Lignende humane proteiner, såkaldte homologer af Pou5f3 og Sox19b, bruges i forskning til kunstigt at producere stamceller fra menneskelige hudceller. "Disse faktorers præcise rolle i udviklingen er også meget interessant for forskning og medicin af denne grund," siger Onichtchouk.

For at bestemme præcist, hvilke gener der styres på hvilken måde af disse to proteiner, og hvordan de interagerer, studerede biologen og hendes team udviklingen af ​​zebrafiskembryoner. De inducerede mutationer i generne for Pou5f3 og Sox19b, så fiskene ikke længere ville producere disse regulatoriske proteiner. På den måde lykkedes det at påvise, at de to proteiner har selvstændige opgaver. Imidlertid virker de begge på DNA'et ved at binde sig til genregulerende områder og gøre generne frit tilgængelige for det cellulære maskineri.

Genkontrol i dvaletilstand

Derudover opdagede holdet, at Pou5f3 og Sox19b undertrykker sene genetiske programmer. "De holder vigtige processer i dvaletilstand, så de ikke starter før senere, når det passende trin i udviklingen nærmer sig," beskriver Onichtchouk. "Dette vedrører de gener, der er ansvarlige for udviklingen af ​​organerne." Imidlertid ser Pou5f3 og Sox19b ud til at være de bestemmende faktorer for aktiveringen af ​​generne kun på den ventrale side af embryonet. På den dorsale side er de ineffektive. Onichtchouk ønsker at fastslå årsagen til dette:"Vi er nysgerrige efter at finde ud af, hvad der overtager denne funktion her, og om disse proteiner også stammer fra moderen."