Създадоха мишка с 6 крака и без полови органи – но защо?

Учени създадоха ембрион на мишка с шест крака като допълнителните крайници са на мястото на половите органи.

Любопитното създание – на което освен това някои от вътрешните органи са извън тялото – всъщност не е създадено умишлено. По-скоро то е безпрецедентен резултат от изследване, което на свой ред разкрива как 3D структурата на ДНК може да повлияе на развитието на ембриона.

Всичко започва, когато биологът Мойсес Мало и неговите колеги изучават Tgfbr1 – рецепторен протеин, който е особено важен за ембрионалното развитие. Екипът спира гена, отговорен за производството на протеина, в ембриони на мишки, които се намират около средата на развитието си с цел да проучи как тази промяна ще се отрази конкретно на развиващия се гръбначен мозък.

Вместо това те откриват нещо неочаквано: един от генно модифицираните ембриони развива два допълнителни крака на мястото, където би трябвало да се намират гениталиите му...

По време на ранното развитие тялото на мишлето се изгражда на етапи, като се започва от главата и се завършва с опашката; в първия преходен етап се преминава от развитие на главата към развитие на торса, а във втория – от туловище към опашка. Последният преход е свързан със значителна реорганизация на ембрионалните структури.

Известно е, че Tgfbr1 – или трансформиращ растежен фактор-бета рецептор тип 1, както е пълното му наименование – играе ключова роля в прехода от торса към опашката, а също и в контрола на формирането на задните крайници и външните полови органи.

Широко разпространено е и схващането, че при повечето четирикраки животни външните полови органи и задните крайници се развиват от едни и същи ранни (първични) структури.

Изследвайки феномена с шесткраката мишка, Мало и съавторите му откриват, че Tgfbr1 помага да се определи дали тези структури да се превърнат в гениталии или крайници. Те разбират, че това става чрез промяна на начина, по който ДНК се сгъва в клетките на структурата. В резултат на това деактивирането на протеина променя експресията на други гени – поне в този странен случай това означава допълнителни крайници, но не и гениталии.

3D реконструкция на ембриона с деактивиран Tgfbr1.
Снимка: Lozovska et al., Nature Communications, 2024 (CC BY 4.0)

Сега те се надяват да проучат дали Tgfbr1 може да променя структурата на ДНК в други системи и дали има роля в развитието на „двойния пенис“ на влечугите, известен като hemipenis.

„Нашата работа разкрива забележителна тъканна пластичност с потенциални последици за еволюцията на задния крайник/гениталната област на тетраподите [четирикраки гръбначни животни] и идентифицира допълнителен механизъм за активността на Tgfbr1, който може да допринесе за контрола на други физиологични или патологични процеси“, заключават те.