Биологи определили гены, запускающие развитие эмбриона

Известно, что человеческая жизнь зарождается после слияния сперматозоида и яйцеклетки. Процесс раннего развития плода на клеточном уровне также изучен достаточно хорошо. Через сутки после оплодотворения зигота делится на две клетки, затем на четыре и на восемь. К концу беременности организм состоит из триллионов клеток, каждая из которых выполняет свои особенные предписанные генами функции.

До сих пор оставалось неясным, как 23 тысячи генов пробуждаются и начинают свою работу в первые дни после оплодотворения. Зная, какие гены активизируются в первую очередь, учёные могут раскрыть причины некоторых типов бесплодия и ряда генетических заболеваний, первые предпосылки которых закладываются именно в этот период.

Предыдущие исследования предполагали, что при переходе от четырёхклеточного к восьмиклеточному эмбриону могут работать около 2,5 тысяч генов. Новая работа шведских учёных, наконец, раскрыла подробную хронологию включений генов в течение первых трёх дней эмбрионального развития. Оказалось, что на третий день после оплодотворения активируются только 129 генов, а днём ранее функционирует лишь 32 из них.

Юха Кере (Juha Kere) из Каролинского института и его коллеги отобрали 348 образцов, среди которых были неоплодотворённые ооциты, одноклеточные зиготы, полученные от слияния яйцеклеток и сперматозоидов, а также бластомеры, состоящие из четырёх и восьми клеток. Затем они секвенировали геном каждой клетки, и определили, какие гены активизируются при переходе от одной стадии к другой.

"Эти гены являются "ключом зажигания", который необходим, чтобы запустить эмбриональное развитие человека. Это как падение камня в воду, после которого по поверхности распространяются волны", — поясняет Кере в пресс-релизе института.

Интересно, что семь генов, которые включались одними из первых, не были исследованы прежде. Между тем, именно они привлекли особое внимание генетиков, поскольку взаимодействовали с участками генома, известными как "мусорная ДНК". Долгое время учёные не могли понять функцию этих повторяющихся фрагментов генетического кода, которые не кодируют белки. Теперь становиться ясно, что "мусорная ДНК" играет важную роль в момент зарождения новой жизни.

"Наши результаты дают новую ценную информацию о регуляции раннего эмбрионального развития у человека, — добавляет соавтор исследования Ути Ховатта (Outi Hovatta). — Мы определили новые факторы, которые могут быть использованы при перепрограммировании плюрипотентных стволовых клеток для возможного лечения целого ряда заболеваний, и возможно, также в лечении бесплодия".

Подробные результаты работы будут опубликованы 11 сентября в журнале Nature Communications.