Szlaki molekularne w różnicowaniu komórek
Celem projektu REGULATING FLIES (Physical principles of molecular signal integration in early fly development) było zbadanie zasadniczej kwestii: w jaki sposób kontrolowane są szlaki molekularne podczas różnicowania komórek. Opracowano technikę badania dynamiki transkrypcji we wczesnych stadiach rozwoju organizmu modelowego – muszki owocowej. W fazie rozwoju muszki owocowej białka w sposób sekwencyjny włączają geny. Od ekspresji tych genów zależy budowa segmentów ciała owada. Geny kodują białka, które pełnią określone funkcje. Największym wyzwaniem było zrozumienie mechanizmu włączania genów w odpowiednim miejscu i czasie podczas rozwoju funkcjonalnego dorosłego organizmu. Poprzednie badania wykazały, że nie wszystkie możliwe szlaki molekularne są realizowane w przyrodzie. Dlatego niektóre rozwiązania molekularne mogłyby być lepiej dostosowane do konkretnych funkcji, takich jak redukcja zakłóceń, przetwarzanie informacji lub zmiany fenotypowe w obrębie populacji. Te pomysły zostały przetestowane przez naukowców z projektu REGULATING FLIES, którzy opracowali skrzynkę narzędzi genetycznych, które umożliwiły przeprowadzenie szczegółowych pomiarów w embrionach muszek. Naukowcy przeanalizowali dane dotyczące procesu transkrypcji u muszek owocowych. Po początkowym okresie bezczynności po podziale komórki (mitozie) transkrypcja w locus hunchback występuje w seriach z wyraźnymi stanami zmniejszonej i zwiększonej aktywności. Naukowcy zidentyfikowali również słabe sygnatury pamięci dotyczące stanu transkrypcji między kolejnymi cyklami komórkowymi. Korzystając z charakteryzującego się wieloma zakłóceniami systemu w fazie rozwoju muszki, zespół po raz pierwszy zidentyfikował silną pamięć transkrypcyjną. Ponadto naukowcy zbadali rolę homeodomen w wiązaniu czynników transkrypcyjnych, takich jak bicoid, do miejsc regulacyjnych wzdłuż DNA. Bicoid określa, który koniec jajka stanie się głową owada. W ramach projektu REGULATING FLIES przeprowadzono eksperymentalną weryfikację sieci molekularnych u muszek owocowych. Genetycy i biofizycy wspólnie opracowali skoordynowaną ekspresję genów z uwzględnieniem miejsca i czasu podczas rozwoju muszki, dokonując ilościowej analizy interakcji. Te informacje zostaną wykorzystane do określenia globalnych zasad fizycznych leżących u podstaw złożonych interakcji.
Słowa kluczowe
Zróżnicowanie, REGULATING FLIES, transkrypcja, hunchback, homeodomena
