Асимметрия организма контролируется цитоскелетом

Распределением органов по левой и правой сторонам организма занимается тубулиновый цитоскелет, причём программа асимметрии запускается едва ли не сразу после оплодотворения.

При индивидуальном развитии зародыша каждый орган занимает своё место: сердце, например, становится слева, печень — справа, и т. д. Но что определяет расстановку органов, какие механизмы за неё отвечают, до сих пор толком известно не было. Предполагалось, что ведущую роль в этом играют реснички — волосковидные выросты на поверхности эукариотических клеток. Якобы биение этих ресничек создаёт в развивающемся эмбрионе токи жидкости, по которым эмбрион и может понять, грубо говоря, где у него «право», а где «лево».

Но у многих видов право-левая асимметрия получается безо всяких ресничек. Исследователи из Университет Тафтса (США) утверждают, что вместо ресничек здесь задействован тубулин, один из главных белков цитоскелета. С одной стороны, известно, что мутации в тубулине влияют на асимметрию растения Arabidopsis thaliana, с другой — есть сведения об участии каких-то элементов цитоскелета в формировании двусторонней симметрии у животных. Словом, у исследователей были все основания заняться тубулином вплотную. Мутантный тубулин, который вызывал нарушения в строении у A. thaliana, вводили эмбрионам лягушки. Внешне такие эмбрионы получались нормальными, но все внутренние органы у них располагались относительно оси симметрии совершено случайным образом.

Такие же эксперименты проводились с нематодами — и у червей в ответ нарушилась упорядоченность нервной системы. Похожий эффект был и в культуре человеческих клеток: внутреннее устройство клеток подчинено хиральности, которая нарушалась из-за мутантного тубулина. В статье, опубликованной в журнале PNAS, её авторы делают вывод, что цитоскелет контролирует симметричное и асимметричное расположение органов едва ли не у всех живых организмов и что такой тубулиновый механизм возник в незапамятные времена, ещё до разделения растений и животных.

При этом исследователи отмечают, что эффект от мутантного тубулина проявлялся только тогда, когда его вводили сразу же после оплодотворения. Если клетка хотя бы раз успевала разделиться, её правильной асимметрии ничего не угрожало. То есть цитоскелет, по-видимому, программирует расположение органов на самых ранних этапах развития эмбриона, за несколько часов до возникновения ресничек.

Итак, удалось установить, что тубулин играет ведущую роль в распределении молекул между левой и правой сторонами эмбриона. Фундаментальный смысл работы очевиден, но не стоит забывать и о том, что некоторые аномалии индивидуального развития связаны как раз с нарушениями в тканевой организации органов, когда клетки разных тканей вдруг становятся не на своё место.

Подготовлено по материалам Phys.Org.