Journalурнал @ RupertoCarola - Универзитет Хајделберг
Кралицата пчели и работниците се разликуваат во хемиското обележување на околу 550 гени, неодамна откриени од научници од Германскиот центар за истражување на рак (ДКФЗ) заедно со австралиски колеги. Истражувачите на карцином ја избрале пчелата (фото: Тобијас Шверт) како студија, со цел да разберат како организмите со идентична генетска низа можат да се развиваат многу поинаку. Тоа е затоа што здравите и клетките на ракот имаат ист геном, но развиваат различни својства.
Тешко е да се поверува дека тие припаѓаат на ист вид: големата, долговечна пчела кралица е зафатена цел живот донесувајќи потомство. Многу помалиот работник, од друга страна, собира храна, ја одржува кошницата во ред, го чува и храни потомството - но и самата е стерилна.
И, каков е интересот на истражувачот за рак за пчелите? „Клетките на ракот и здравите клетки имаат идентичен геном, но се однесуваат сосема поинаку. Ова се должи во најголем дел на поинаку метилирани гени. Кралицата пчели и работниците исто така делат ист генетски состав, и покрај сите надворешни разлики. И тука, етикетите со метил би можеле да бидат одговорни за отстапниот развој “, објаснува проф. Франк Лико.
На DKFZ, научникот истражува како гените се регулираат со хемиско обележување со метил групи. Овој принцип на регулација е еден од таканаречените епигенетски механизми: хемиски промени на генетскиот материјал кои не ја менуваат низата на градежните блокови на ДНК. Клетката се прилагодува на променливите услови на животната средина преку овој контролен механизам.
Сепак, регулацијата на епигенетските гени е исто така од многу практична важност за истражувачите на рак: хемиските ознаки можат да бидат под влијание на лекови и затоа се сметаат за ветувачка цел за нови терапии против рак.
Во пчеларниот сад, храната сам одлучува за иднината на потомството: Ако ларвите се хранат со полен, се развиваат работници. Ако треба да созреат во пчели-кралици, тие ќе добијат само маснотии и млечен млеч богат со протеини. Австралиските истражувачи неодамна ги имитираа ефектите на овој концентрат со исклучување на ензимот во ларвите на пчелите што ја обележува ДНК со метилни групи. Само кралици се развиле од овие ларви - без никаков матичен млеч.
Ова беше јасен показател дека токму етикетите со метил одлучуваат за судбината на ларвите влијаејќи врз активноста на одредени гени. Во сегашната работа, тимот на Лико утврди кои гени точно ја прават пчелната кралица. Додека претходните епигенетски студии беа концентрирани на метилското обележување на одделни гени, тимот на Хајделберг, заедно со експерти за пчели од Австралија, за прв пат ја спореди метилацијата на целиот геном на кралици и работници. „Пчелата со својот мал геном ни послужи како модел за тестирање на технологијата - сега можеме да извршиме и такви истражувања на големи човечки геноми“, вели Френк Лико, објаснувајќи друга цел на проектот.
За разлика од богато метилираниот човечки геном, пчелниот геном содржи значително помалку етикети на метил. Истражувачите откриле јасни разлики помеѓу работниците и кралиците во добри 550 гени. Овие гени се често високо зачувани во еволуцијата - индикација за научниците дека вршат важни функции во клетката.
Тимот на Лико, исто така, препозна еден претходно непознат механизам со кој гени метилацијата може да влијае на формирање на црти: Кај пчелите, етикетите на метил особено често се наоѓаат во т.н. споени точки на гените Инструкциите за склопување за производство на протеини се пресечени овде. Ако овие места за препознавање се направат непрепознатливи со хемиско обележување, клетката може да произведе модифициран протеин со различна функција. „Досега, теоријата беше дека етикетите на метил на генските прекинувачи го блокираат читањето на гените и на тој начин доведуваат до отстапување на карактеристиките“, вели проф. Лико, „но сега имаме индикации дека механизмот што го откривме во пчелите, исто така може да игра улога во клетките на ракот “.