Osobennosti strukturnoy organizatsii i spetsifichnost' ekspressii gomeobokssoderzhashchikh genov i ikh izoform kak osnova razlichiy regeneratsionnykh otvetov

Abstract

Full Text

В свете современных представлений регенерация тканей и органов хвостатых амфибий осуществляется под координированным контролем, объединяющим генный, эпигенетический, локальный и системный уровни регуляции. Ведущую роль в работе генных сетей, контролирующих процессы регенерации, играют гомеобокссодержащие гены. Уникальным примером полноценной регенерации после повреждения или удаления ткани служит сетчатка хвостатых амфибий, в отличие от таковой у высших позвоночных, регенерационные способности у которых ограничены. В процессе регенерации сетчатки из клеток РПЭ у взрослых тритонов происходит реактивация целого ряда гомеобокссодержащих генов, контролирующих дифференцировку специализированных типов клеток сетчатки в эмбриогенезе. Использование технологий высокоэффективного секвенирования (NGS) способствовало появлению массива данных по транскриптому нативной и регенерирующей сетчатки и геному хвостатых амфибий (Elewa et al., 2017; Nakamura et al., 2014; Abdullayev et al., 2013). Для поиска полноразмерных транскриптов в базе данных транскриптома туловища тритонов P. waltl (Elewa et al., 2017) и генома аксолотля (Nowoshilow et al., 2018) проведен биоинформационный анализ для ряда гомеобокссодержащих генов семейств Pax и Pitx у хвостатых амфибий. Данные свидетельствуют о видовых различиях структурно-функциональной организации этих групп генов и их изоформ, и о специфичности их экспрессии (видовой и тканевой). Становится очевидным, что при сходстве некоторых звеньев клеточных и молекулярных процессов, действие которых направлено на защиту клетки от стресса, существуют также эволюционно закрепленные функциональные различия стратегий клеточных процессов и морфогенеза у отдаленных видов позвоночных, которые основаны на генетических программах регуляции диффе-ренцировки клеток сетчатки на уровне транскриптома, генома, эпигенома и метаболома. Все это определяет выбор стратегий регенерации: активация эндогенных стволовых и (или) прогениторных клеток и (или) репрограммирование дифференцированных клеток (пигментный эпителий сетчатки, глия Мюллера). Сравнительный биоинформа-ционный анализ регуляторных факторов и сигнальных путей, через которые реализуются регенерационные ответы при повреждении и патологии нейральных тканей глаза, позволяет оценить возможности восстановления ткани и выбрать оптимальные стратегии клеточной и/или генной терапии для активации регенерационного потенциала нейральной ткани глаза у высших позвоночных.