То, как цветные узоры животных развиваются и развиваются, является давним вопросом в биологии развития. Хоекстра Следователя HHMI хопи Гарвардского университета изучает развитие и эволюцию образцов полосы у диких мышей, потому что эти полосы могут играть важную роль в помощи мышам избежать хищников. Кроме того, дикие мыши тесно связаны с мышами лаборатории, для которых множество генетических и геномных инструментов доступно. «Мы работаем над необразцовым организмом, который тесно связан с моделью, таким образом, мы можем получить лучший из обоих миров», объяснил Хоекстра.
Чтобы заняться расследованиями, как африканская полосатая мышь получила свои полосы, Рикардо Мальярино, постдокторант в лаборатории Хоекстры, сначала смотрел на то, как полосы формируются во время мыши embryogenesis. Он нашел, что клетки производящего пигмента в коже, названной меланоцитами, не дифференцировались в регионах, которые соответствовали местоположению полосы светлого цвета. Меланоциты, которые не дифференцируются, не могут произвести пигмент, таким образом приведя к светлым волосам.Чтобы выяснить, какие гены были включены, Малларино и коллеги использовали РНК, упорядочивающую, чтобы измерить все гены, которые были активированы в коже в светлой полосе по сравнению с теми в коже, которая вырастила более темные волосы.
Команда определила ген по имени Alx3, который был высоко выражен в светлой полосе, но не в темноволосых областях. Когда они сравнили выражение Alx3 у африканской полосатой мыши и у обычной мыши лаборатории, они нашли, что все мыши выражают Alx3 на животах, но африканская полосатая мышь также выражает Alx3 в полосатом образце на его спине. «Похоже на то, что произошло, то, что Alx3 был поглощен от его роли в создании животов светлого цвета, и теперь это выражено, куда полоса собирается сформироваться», объяснил Хоекстра.
Ген не был вовлечен в пигментацию прежде, таким образом, исследователи не были уверены, как ген затрагивал цвет шерсти мыши. Понимать, что, исследователи провели испытание закрепления ДНК белка, чтобы определить разделы ДНК, с которой белок ALX3 мог связать.
Они обнаружили, что ALX3, транскрипционный фактор, связывает с покровителем и подавляет MITF, известный регулятор дифференцирования меланоцита.Чтобы далее исследовать функцию гена, исследователи сверх – и под – выразили его у мышей лаборатории и в клеточной культуре, соответственно. Используя управляемые ультразвуком инъекции, исследователи представили лентивирус, несущий ген Alx3 в беременных мышей.
Вирус вошел в развивающиеся эмбрионы, где он сверхвыразил Alx3 в меланоцитах. В этих эмбрионах меланоциты не дифференцировались, приведя к уменьшению в синтезе пигмента.
В отличие от этого, в клетках, где Alx3 был снесен, используя маленькие РНК шпильки, исследователи нашли, что синтез меланина увеличился, приведя к увеличению производства пигмента.Чтобы видеть, был ли этот недавно обнаруженный механизм, управляющий цветом шерсти мыши, общим явлением, исследователи обратились к североамериканскому бурундуку, у которого есть подобные полосы и который эволюционно отделен от африканской полосатой мыши на 70 миллионов лет. Анализ биопсий кожи от бурундуков показал подобный образец выражения Alx3. «Тот же самый механизм неоднократно развивался в двух происхождениях для той же самой цели», объяснил Маллэрино.Ожидая, исследователи хотели бы понять, какие средства управления, где Alx3 выражен, и может ли изменение в выборе времени и местоположении выражения Alx3 объяснить эволюцию новых цветных узоров по своей природе. «Следующий шаг должен выяснить, какие средства управления выражение Alx3», сказал Маллэрино. «Вы можете просто переделать, где и когда Alx3 выражен, чтобы произвести разнообразие раздевающихся образцов?
Мы не знаем ответ, но это – что-то, чем мы взволнованы», добавил Хоекстра.