BioScience Blog – Научный Биологический блог

Мелатонин (Me) и ретиноевая кислота (РК) являются морфогенами пресноводных плоских червей планарий (Platyhelmintes, Turbellaria, Tricladida), которые подавляют у этих животных процесс регенерации. Ингибирующее действие данных веществ на регенерацию планарий проявляется путем подавления пролиферации тотипотентных стволовых клеток – необластов. У высших животных антипролиферативная активность Me и РК опосредуется изменением экспрессии генов рецепторов, взаимодействующих с данными веществами, генов контролирующих клеточный цикл, гомеобоксных генов. Вероятно, подобным эффектом обладает воздействие данных морфогенов на пролиферирующие необласты планарий. В связи с этим в настоящей работе исследовалось   изменение   экспрессии   вышеперечисленных типов генов под воздействием экзогенно добавленных РК и Me у интактных и регенерирующих планарий.

Исследование проводили на лабораторной бесполой расе планарий Schmidteamediterranea. С помощью поиска insilicoв геноме S. mediterraneaбыли найдены ортологи генов: Нох A3, циклин-зависимые киназы CDK 2 и CDK 6. Также был обнаружен ортолог рецептора ретиноевой кислоты RXR. Изменение уровня экспрессии вышеперечисленных генов в теле интактных и регенерирующих планарий под воздействием РК и Me определялось методом ПЦР в реальном времени. В качестве house-keeping гена был использован ген фактора элонгации EF-la, относительно которого нормализовалась экспрессия всех исследованных генов. Регенерацию планарий запускали ампутацией головного или хвостового отдела. РК в растворе диметилсульфоксида и Me в растворе этанола добавляли непосредственно в среду, где содержались интактные или регенерирующие животные. Также применяли метод кормления планарий искусственной пищей, содержащей РК.

Исследование изменения уровня экспрессии в теле интактных планарий при воздействии Me в концентрации 10~5М показало, что через сутки инкубации он достоверно снижает уровень экспрессии только CDK 6 в 2,3 раза. Суточная инкубация планарий в растворе РК (10~6М) достоверно приводила к уменьшению (в 1,5 раза) транскрипции генов CDK 6 и Нох A3. Двухсуточная инкубация интактных планарий в растворе РК с концентрацией 10~7М приводила лишь к незначительному снижению экспрессии генов CDK 6, RXR и Нох A3. Изучение экспрессии исследуемых генов в теле планарий на 1, 2 и 3 день после кормления РК показало, что через день после кормления у животных достоверно понижался уровень транскрипции гена CDK 6. На второй день после кормления достоверно уменьшилась экспрессия CDK 6 (3,3 раза), Нох A3 (1,3 раза) и RXR (1,5 раза). К третьему дню процесса пищеварения у планарий эффект ингибирования транскрипции генов CDK 6 и Нох A3 уменьшился, тогда как уровень ингибирования экспрессии гена RXR остался прежним. Суточная инкубация регенерирующих планарий в растворах РК (10~7М) и Me (10~5М) не влияла на экспрессию исследуемых генов.

Результаты исследования показывают, что оба исследуемых морфогена приводят к изменению экспрессии генов у интактных планарий, причем Me способен проникать через покровы интактных животных и вызывать эффект, тогда как воздействие РК эффективно в случае проникновения в тело планарий с пищей. Отсутствие эффекта воздействия Me и РК на экспрессию генов в регенерирующих животных, возможно, обусловлено различными механизмами регуляции пролиферации необластов у интактных и регенерирующих планарий.