Полосатые рыбки помогли ученым обнаружить неожиданную роль гена, связанного с альбинизмом. Он оказался важен не только для цвета кожи, волос и глаз.
Ученые нашли у гена, который давно связывают с альбинизмом, неожиданно широкий круг задач. Речь идет о OCA2 — одном из ключевых генов, связанных с глазокожным альбинизмом второго типа. Эксперименты на крошечных рыбках данио-рерио (зебраданио) показали: его мутация способна влиять не только на образование пигмента, но и на развитие органов зрения и активность множества других генов. Исследование Вашингтонского государственного университета опубликовано в научном журнале Developmental Biology.
Зебраданио — популярный объект генетических экспериментов. У этих рыб многие гены, участвующие в формировании пигментных клеток, имеют аналоги у человека. Кроме того, их эмбрионы прозрачны и развиваются быстро, поэтому исследователи могут в режиме реального времени наблюдать за происходящими внутри организма изменениями.
В новом эксперименте ученые сравнили эмбрионы с мутацией в версии OCA2 и обычных рыб. Они следили за развитием пигментных клеток и глаз, а затем посмотрели, какие гены работают в клетках с мутацией. Результат оказался сложнее ожидаемого.
У измененных рыбок отличалось количество и расположение иридофоров — отражающих свет пигментных клеток. У людей таких клеток нет, однако они происходят из клеток нервного гребня — эмбриональной структуры, которая дает начало целому ряду типов клеток человека. Поэтому ученые рассматривают их как удобную модель для изучения того, как изменение «пигментного» гена может отражаться на развитии клеток. Но главное произошло с глазами.
У эмбрионов с мутацией временное отверстие в развивающемся глазу закрывалось дольше обычного. Кроме того, клетки сетчатки развивались и организовывались иначе. Анализ активности показал изменения сразу в десятках генов, включая те, которые участвуют в определении будущей судьбы клеток и формировании глаз и других тканей.
Получается своеобразный генетический эффект домино: изменение одного гена, связанного прежде всего с пигментацией, сопровождается целой цепочкой изменений в процессе развития организма.
Альбинизм — не просто отсутствие или недостаток меланина. Нарушения зрения являются одним из характерных проявлений этого состояния и могут серьезно осложнять повседневную жизнь индивида.
Авторы работы предполагают, что более глубокое понимание роли OCA2 в развитии глаз в перспективе поможет разобраться и в некоторых нарушениях зрения при альбинизме. В частности, исследователи рассчитывают найти потенциальные мишени для будущих методов лечения.
Однако переносить результаты эксперимента на человека напрямую пока нельзя. Следующий этап — выяснить, где, когда и почему меняется активность других генов, а затем проверить, повторяется ли обнаруженный механизм у млекопитающих и в человеческих клетках.
Исследование вновь подтвердило ценность Danio rerio как модельного вида. Прозрачный эмбрион позволяет увидеть последствия мутации буквально по мере формирования организма. В данном случае маленькая полосатая рыбка помогла ученым посмотреть на хорошо известный человеческий ген под неожиданным углом.
Ученые подчеркивают, что теперь им предстоит разобраться, каким именно образом мутация OCA2 отражается на процессах в соседних клетках.
