_ Genetica dezvoltării: cum celulele germinale reduc cordonul de la părinți

Pentru ca prima celulă să se dezvolte într-un organism întreg, genele, moleculele de ARN și proteinele trebuie să lucreze împreună într-un mod complex. La început, acest proces este controlat indirect de mamă. La un anumit moment în timp, proteina GRIF-1 se asigură că urmașii se retrag de această influență și își încep propriul curs de dezvoltare. O echipă de cercetare de la Universitatea Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) detaliază modul în care funcționează acest proces în revista Science Advances.

Atunci când un nou organism începe să se dezvolte, mama trage măsurile. În timpul fertilizării, ovulul și sperma fuzionează pentru a forma o singură celulă nouă. Totuși, cursul diviziunii celulare și, prin urmare, modul în care se formează o nouă ființă vie, este inițial determinat de celula mamă.

„Indiferent de organism, diviziunea celulară este inițial preprogramată de mamă.” explică geneticianul profesor Christian Eckmann de la MLU. Celula mamei oferă un set de început de dezvoltare care include primele proteine, precum și moleculele de ARN care servesc drept modele pentru alte proteine. Toate acestea sunt necesare pentru a porni diviziunea celulară și dezvoltarea unui organism.

În această perioadă inițială, celulele nu au acces la propriul material genetic, ceea ce îi limitează propria dezvoltare. „Oricât de importantă este această contribuție maternă pentru noul organism, la un anumit moment, aceste componente trebuie să fie îndepărtate. Numai atunci își poate folosi pe deplin propriul material genetic și își poate urma propriul curs de dezvoltare”, spune Eckmann.

Acest proces începe mult mai târziu în celulele germinale, precursorii gameților, decât în ​​celulele somatice, care se dezvoltă în toate celelalte celule ale corpului. „Celulele au o mulțime de opțiuni pentru a distruge lucrurile. Longevitatea trebuie câștigată”, spune Eckmann. În precursorii celulelor germinale, așa-numitele polimeraze poli-A oferă moleculelor de ARN cu viață scurtă ale mamei un fel de capac de protecție pentru a se asigura că trăiesc mai mult.

În experimentele cu organismul model C. elegans, echipa lui Eckmann a descoperit modul în care procesul de tăiere a cordonului funcționează la nivel molecular în celulele germinale. La un anumit stadiu, celulele încep să producă proteina GRIF-1. Instrucțiunile pentru acest proces provin de la ARN-ul matern. De îndată ce proteina este construită, ea începe să caute poli-A polimerazele materne, se leagă de acestea și se atașează de ele un fel de marker. „Este ca un steag pe care GRIF-1 îl folosește pentru a marca proteinele materne care urmează să fie degradate”, spune Eckmann.

Acest lucru declanșează o reacție în lanț: odată ce polimerazele poli-A sunt distruse, nu mai pot. atașează mai mult noi capace de protecție la moleculele de ARN matern, care le-ar proteja de degradare și, astfel, nu pot fi construite noi proteine ​​materne. „În cele din urmă, toate moleculele și proteinele ARN materne sunt eliminate. Celula germinală obține acces deplin la materialul său genetic și poate continua să se dezvolte de la sine”, conchide Eckmann. Rămâne neclar modul în care celula știe că trebuie să producă GRIF-1 și că trebuie să-și activeze propriul material genetic.

De altfel, acest lung proces de control matern există dintr-un motiv: materialul genetic din celulele germinale sunt transmise descendenților prin spermatozoizi sau ovul. Prin urmare, trebuie păstrat cât mai complet și cât mai lipsit de erori posibil. Cercetătorii lui Eckmann au împiedicat în mod artificial acest proces de degradare să se întâmple în laboratorul din C. elegans. "O întrerupere a acestui proces cauzează multe probleme. Linia germinativă nu se poate dezvolta robust, iar descendenții viermilor devin mai infertili cu fiecare generație", spune Eckmann.

(Fluierul)