A tudósok felfedik egy furcsa állat örök fiatalságának titkát

Egy transzgénikus tengeri kökörcsin csápjainak keresztmetszete, amely a SoxC sejtklaszterek (lila) és a kötőizom (sárga) differenciálódási kinövéseit mutatja. Köszönetnyilvánítás: Andreas Diener

A tengeri kökörcsineknél erősen konzervált gének biztosítják a folyamatos differenciálódást az idegsejtek és a mirigysejtek között.

A tengeri kökörcsin látszólag halhatatlan állatok. Úgy tűnik, immunisak az öregedéssel és az emberek által az idő múlásával tapasztalható negatív hatásokkal szemben. Örök fiatalságuk pontos okait azonban nem teljesen értik.

A kökörcsin genetikai lenyomata Nematostella vectensis Felfedi, hogy ennek a hihetetlenül ősi állatfajnak a tagjai ugyanazokat a génszekvenciákat használják a neuronális differenciálódáshoz, mint a bonyolultabb szervezetek. Ezek a gének felelősek a szervezet összes sejtjének homeosztázisának fenntartásáért is a kökörcsin élete során. Ezeket az eredményeket a közelmúltban publikálták a folyóiratban sejtjelentések evolúcióbiológusok egy csoportja Ulrich Technau vezetésével Bécsi Egyetem.

Szinte minden élőlény több millió, ha nem milliárdnyi sejtből áll, amelyek összetett módon egyesülve specifikus szöveteket és szerveket alkotnak, amelyek egy sor sejttípusból, például különféle neuronokból és mirigysejtekből állnak. Nem világos azonban, hogy a különböző sejttípusok között ez a kritikus egyensúly hogyan jelenik meg, hogyan szabályozható, és hogy a különböző organizmusok különböző sejttípusainak van-e közös eredete.

Tengeri kökörcsin optikai hosszmetszete 1 transzgenikus neuronnal (piros) mindkét sejtrétegben. Az izmok zöldre festettek, a sejtmagok pedig kékek. Köszönetnyilvánítás: Andreas Diener

Az egysejtű imprinting közös ősökhöz vezet

A kutatócsoport Ulrich Technau fejlődésevolúciós biológus vezetésével, aki egyben a Bécsi Egyetem Single Cell Regulation of Stem Cells (SinCeReSt) Kutatóplatformjának vezetője is, megfejtette a neuronok és mirigyek minden típusának és típusának sokféleségét és evolúcióját. A tengeri kökörcsin fejlődési eredete Nematostella vectensis.

Ennek elérése érdekében egysejtes transzkripciót alkalmaztak, amely módszer forradalmasította a biomedicinát és az evolúciós biológiát az elmúlt évtizedben.

Ezzel az egész organizmusok egyetlen sejtekké rezolválhatók – és az egyes sejtekben jelenleg expresszálódó összes gén külön dekódolható. A különböző sejttípusok alapvetően különböznek az általuk expresszált génekben. Ezért az egysejtű átiratok felhasználhatók minden egyes sejt molekuláris ujjlenyomatának meghatározására” – magyarázza Julia Steiger, a mostani publikáció első szerzője.

A vizsgálat során az átfedő ujjlenyomatokkal rendelkező sejteket csoportosították. Ez lehetővé tette a tudósok számára, hogy megkülönböztessenek bizonyos sejttípusokat vagy a fejlődés átmeneti szakaszában lévő sejteket, amelyek mindegyike egyedi kifejező csoportokkal rendelkezik. Ezenkívül lehetővé tette a kutatók számára, hogy azonosítsák a különböző szövetek közös származását és őssejt-populációit.

Meglepetésükre azt tapasztalták, hogy a korábbi feltételezésekkel ellentétben a neuronok, mirigysejtek és más érzéksejtek egyetlen közös ősi populációból származnak, ami élő állatokban genetikai jelöléssel igazolható. Mivel bizonyos idegi funkciókkal rendelkező mirigysejtek gerincesekben is ismertek, ez egy nagyon ősi evolúciós kapcsolatra utalhat a mirigysejtek és a neuronok között.

Ősi gének állandó használatban

Egy gén különleges szerepet játszik ezeknek a közös progenitor sejteknek a fejlődésében. A SoxC a neuronok, mirigysejtek és neuronok összes primer sejtjében expresszálódik, és elengedhetetlen ezen sejttípusok kialakulásához, ahogy a szerzők kiütéses kísérletekkel is tudták kimutatni.

„Érdekes módon ez a gén nem szokatlan: fontos szerepet játszik az emberek és sok más állat idegrendszerének kialakításában is, ami más adatokkal együtt azt mutatja, hogy a neuronális differenciálódás ezen kulcsfontosságú szabályozó mechanizmusai konzerváltak az állatvilág.” – mondja Technow.

A szerzők a különböző életszakaszok összehasonlításával azt is megállapították, hogy a tengeri kökörcsineknél az embriótól a felnőtt szervezetig terjedő idegsejtek fejlődésének genetikai folyamatai fennmaradnak, így az egész életen át hozzájárulnak a neuronok homeosztázisához. Nematostella victensis.

Ez azért figyelemre méltó, mert az emberrel ellentétben a tengeri kökörcsin életük során képes pótolni az elveszett vagy sérült idegsejteket. A jövőbeli kutatások szempontjából ez felveti azt a kérdést, hogy a tengeri kökörcsin hogyan tudja ezeket a bonyolultabb szervezetekben csak embrionális stádiumban előforduló mechanizmusokat kontrollált módon fenntartani a felnőtt szervezetben.

Hivatkozás: Julia Steiger, Alison J. Cole, Andreas Diener, Tatiana Lebedeva, Grigory Jenkovic, Alexander Reis, Robert Rischel, Elizabeth Taudes, Mark Lassnig és Ulrich Technau „Az egysejtű transzkriptomok azonosítják a mirigyes neuronális vonalak konzervált szabályozóit” 2022 szeptember és sejtjelentések.
DOI: 10.1016 / j.celrep.2022.111370