Генетики раскрыли секрет полосатых мышей

Ученые из Медицинского института Говарда Хьюза в США нашли ген, отвечающий за появление полосок у африканской полосатой мыши. После публикации статья будет доступна на сайте журнала Nature.

Африканская полосатая мышь (Rhabdomys pumilio) имеет на спине узор из продольных светлых полосок. Чтобы понять, как образуются эти полоски, авторы сначала проследили их развитие в эмбриогенезе. Оказалось, что в ходе эмбриогенеза в тех участках, где появляются светлые полоски, не происходит дифференциация (созревание) меланоцитов — клеток, вырабатывающих пигмент меланин.

Для идентификации генов, отвечающих за этот процесс, исследователи секвенировали РНК, чтобы понять, какие гены экспрессируются в клетках кожи под светлыми полосками и сравнить их с генами, экспрессирующимися в клетках кожи под более темной шерстью. Оказалось, что в светлых (но не темных) участках экспрессируется ген Alx3 — один из генов гомеобокса, отвечающих за процессы роста и дифференцировки. Сравнение экспрессии этого гена у африканской полосатой мыши и обычной лабораторной мыши показало, что у обоих видов мышей этот ген экспрессируется в клетках кожи на животе, но у полосатой мыши он также экспрессируется в полосках на спине. Как отмечают авторы, судя по всему, ген Alx3, исходно отвечающий за придание более светлой окраски брюшной стороны, у полосатой мыши принял на себя дополнительную функцию по формированию полосок на спине.

Поскольку ранее об участии Alx3 в формировании пигментации было неизвестно, исследователи решили также выяснить механизм работы этого гена. Они провели анализ связывания белка и ДНК, чтобы понять, с какими участками ДНК связывается продукт гена Alx3. Анализ показал, что белок, кодируемый этим геном, связывается с промотором гена MITF, регулирующего дифференциацию меланоцитов. Связывание подавляет экспрессию этого последнего, то есть белок ALX3 выступает в роли транскрипционного репрессора.

Для подтверждения связи Alx3 с пигментацией авторы провели эксперименты по подавлению и усилению экспрессии этого гена. Введение лентивирусного вектора с геном Alx3 в клетки беременных мышей привело к сверхэкспрессии гена в меланоцитах, в результате чего они не прошли дифференцировку. Напротив, в клетках, где экспрессия Alx3 была подавлена с помощью малых РНК, синтез меланина усилился.

Чтобы оценить распространенность обнаруженного механизма, ученые также проанализировали экспрессию гена Alx3 у североамериканского бурундука, который имеет на спине похожие полоски.  Оказалось, что в клетках кожи бурундука наблюдается такой же паттерн экспрессии гена Alx3, хотя эволюционные линии полосатой мыши и бурундука разделились около 70 миллионов лет назад.

В дальнейшем авторы планируют выяснить, от чего зависит место экспрессии Alx3, а также как место и время его экспрессии связаны с разнообразием узоров у различных животных.

Софья Долотовская