Вестник @ RupertoCarola - Хайделбергски университет
Пчелните майки и работниците се различават по химичното маркиране на около 550 гена, откриха наскоро учени от Германския център за изследване на рака (DKFZ) заедно с австралийски колеги. Изследователите на рака са избрали пчелата (снимка: Tobias Schwerdt) като обект на изследване, за да разберат как организмите с идентичен генетичен състав могат да се развият по много различен начин. Това е така, защото здравите и раковите клетки споделят един и същ геном, но развиват различни свойства.
Трудно е да се повярва, че те принадлежат към един и същи вид: голямата, дълголетна пчелна майка е заета през целия си живот, за да роди потомство. От друга страна много по-дребният работник събира храна, поддържа кошера в ред, поддържа и храни пилото - но самата тя е стерилна.
И какъв е интересът на изследователя на рака към пчелите? „Раковите клетки и здравите клетки имат идентичен геном, но се държат напълно различно. Това се дължи до голяма степен на различно метилирани гени. Пчелата и работникът също споделят един и същ генетичен състав въпреки всички външни различия. И тук метиловите етикети могат да бъдат отговорни за отклоняващото се развитие “, обяснява проф. Франк Лико.
В DKFZ ученият изследва как гените се регулират чрез химично маркиране с метилови групи. Този регулаторен принцип е един от така наречените епигенетични механизми: химически промени в генетичния материал, които не променят последователността на ДНК градивните блокове. Клетката се адаптира към променящите се условия на околната среда чрез този контролен механизъм.
Епигенетичната генна регулация също е от много практическо значение за изследователите на рака: химическите маркировки могат да бъдат повлияни от лекарствата и поради това се считат за обещаваща цел за нови терапии на рака.
В кошера храната сама решава бъдещето на потомството: Ако ларвите се хранят с цветен прашец, работниците се развиват. Ако трябва да узреят в пчелни майки, те ще получават само мазнини и богато на протеини пчелно млечице. Австралийски изследователи наскоро имитираха ефектите на този концентрат, като изключиха ензима в пчелните ларви, който маркира ДНК с метилови групи. От тези ларви се развиват само маточници - без никакво пчелно млечице.
Това беше ясна индикация, че именно метиловите етикети решават съдбата на ларвите, като влияят върху активността на определени гени. В настоящата си работа екипът на Lyko определи кои гени точно правят пчелната кралица. Докато предишните епигенетични проучвания се концентрираха върху метиловото маркиране на отделни гени, екипът от Хайделберг, заедно с експерти по пчелите от Австралия, за първи път сравняват метилирането на целия геном на майките и работниците. „Пчелата с малкия си геном ни послужи като модел за тестване на технологията - вече можем да извършваме и такива изследвания върху големи човешки геноми“, казва Франк Лико, обяснявайки друга цел на проекта.
За разлика от богато метилирания човешки геном, пчелният геном съдържа значително по-малко метилови етикети. В добри 550 гена изследователите откриха ясни разлики между работниците и кралиците. Тези гени често са силно запазени в еволюцията - индикация за учените, че те изпълняват важни функции в клетката.
Екипът на Lyko също така разпозна неизвестен досега механизъм, чрез който метилирането на гените може да повлияе на образуването на признаци: при пчелите метиловите етикети са особено често разположени в така наречените точки на снаждане на гените. Инструкциите за сглобяване за производство на протеини са отсечени тук. Ако тези места за разпознаване станат неразпознаваеми чрез химическо маркиране, клетката може да произведе модифициран протеин с различна функция. „Досега теорията беше, че метиловите етикети на генните превключватели блокират отчитането на гените и по този начин водят до отклоняващи се характеристики“, казва проф. Лико, „но сега имаме индикации, че механизмът, който сме открили наскоро при пчелите, също може да играе роля в раковите клетки. "