Me ei ootaks, et beebi liituks meeskonnaga või osaleks sotsiaalsetes olukordades, mis nõuavad keerulist suhtlust. Ometi on enamik arengubiolooge eeldanud, et noored rakud, mis on alles hiljuti sündinud tüvirakkudest ja tuntud kui "eellased", on juba pädevad teiste rakkudega suhtlemisel.
Carnegie's Allan Spradlingi ja järeldoktorantuuri Ming-Chia Lee tehtud uued uuringud näitavad, et imikute rakud peavad läbima arenguprotsessi, mis hõlmab spetsiifilisi geene, enne kui nad saavad osaleda rühmadevahelises interaktsioonis, mis on raku normaalse arengu aluseks ja säilitada kudede tõrgeteta toimimine. Lapsepõlves, kus rakud ei saa täielikult suhelda, on potentsiaalselt oluline mõju meie arusaamale, kuidas geenide aktiivsus kromosoomides muutub nii normaalse arengu ajal kui ka vähirakkudes. Teos on avaldatud ajakirjas Genes and Development.
Seda, kuidas raku kromosoome pakkuvad molekulid on organiseeritud, et kontrollida geenide aktiivsust, on tuntud kui raku "epigeneetiline seisund". Epigeneetiline seisund on Spradlingi ja Lee leidude mõistmiseks ülioluline. Arengubioloogidele selgitavad muutused selles epigeneetilises seisundis lõpuks, kuidas raku omadused koe küpsemise ajal muutuvad.
"Lühid alt, omandatud epigeneetilised muutused arenevas rakus meenutavad õpitud muutusi, mida aju lapsepõlves läbi teeb," selgitas Spradling. "Nii nagu on raske täpselt kaardistada, mis lapse ajus õppimise ajal toimub, on endiselt väga raske täpselt mõõta epigeneetilisi muutusi raku arengu ajal. Tavaliselt ei ole võimalik saada piisav alt rakke, mis on täpselt samas staadiumis, et teadlased saaksid kaardistada konkreetseid molekule kindlates kromosoomi asukohtades."
Lee ja Spradling kasutasid äädikakärbse ületamatuid geneetilisi tööriistu, et ületada need takistused ja anda uus ülevaade rakkude arengu epigeneetikast.
Erinevaid tööriistu ja tehnikaid kasutades keskendusid nad äädikakärbse munasarja rakkudele ja suutsid tuvastada spetsiifilise geeni nimega lsd1, mis on vajalik munasarja folliikuli eellasrakkude normaalseks küpsemiseks. Teadlased leidsid, et selle geeni Lsd1 poolt kodeeritud valgu kogus, mis esineb folliikulite eellasrakkudes, väheneb, kui rakud lähenevad diferentseerumisele. Veelgi enam, diferentseerumise algust saab nihutada, muutes olemasoleva Lsd1 valgu taset. Nad järeldasid, et diferentseerumine tekib siis, kui Lsd1 tase langeb alla kriitilise läve, ja see vastab tõenäoliselt sellele, millal geene saab stabiilselt ekspresseerida.
"Diferentseerumise ajastus on normaalse arengu jaoks väga oluline, " ütles Lee. "Diferentseerumise algus määrab, mitu korda eellasrakud jagunevad, ja isegi väikesed Lsd1 taseme häired muutsid lõpuks toodetud folliikulirakkude arvu, mis vähendas munasarjade funktsiooni."
Varem arvati, et folliikulirakkude eellasrakud hakkavad diferentseeruma välise signaali alusel, mille nad said teist tüüpi munasarjarakkudelt, mida tuntakse sugurakkudena. Lee ja Spradling leidsid, et kuigi see sugurakkude signaal oli hädavajalik, saadeti seda regulaarselt juba enne, kui eellased reageerisid. Selle asemel oli Lsd1-vahendatud muutus nende epigeneetilises olekus, mis ajastas siis, kui eellasrakud hakkasid signaalile reageerima ja diferentseeruma. Kui nad saavad pädevaks, suhtlevad diferentseerivad folliikulirakud aga laialdaselt oma naabritega ja jätkasid seda kogu elu.
Nagu sageli bioloogiliste alusuuringute puhul, leidub siin uuritud molekule ja mehhanisme enamikes hulkraksetes loomades ning seetõttu kehtivad teadlaste järeldused tõenäoliselt laialdaselt kogu loomariigis, sealhulgas inimeste puhul.
Lisaks selle uuringu tähtsusele, et mõista, kuidas loomade kromosoomid normaalse arengu käigus muutuvad, võib see aidata selgitada ka epigeneetilise seisundi muutusi, mis toimuvad mõne vähi puhul. Vähemus selliste vähirakkude rakkudest hakkab ekspresseerima kõrget Lsd1 taset ja käituma nagu diferentseerumata eellasrakud.
"Välkikärbse folliikulite rakkude diferentseerumise uurimine võib meile sügavam alt õpetada, mida Lsd1 teeb nii normaalsetes kui ka vähkkasvajate eellasrakkudes," lisas Lee.
