В новаторском исследовании исследователи из Института исследований мозга RIKEN в Японии сообщают о новом методе, который позволяет им визуализировать распределение ретиноевой кислоты в живом эмбрионе рыбок данио в режиме реального времени. Этот метод позволил им наблюдать два градиента концентрации, идущих в противоположных направлениях вдоль оси эмбриона от головы к хвосту, тем самым предоставив долгожданные доказательства того, что ретиноевая кислота является морфогеном.
Отчет, опубликованный сегодня в журнале Nature, положил конец давней дискуссии о наличии градиентов ретиноевой кислоты в эмбрионе позвоночных на ранних стадиях развития. Это также проливает свет на роль ретиноевой кислоты в развитии тканей.
Ретиноевая кислота считается морфогеном, сигнальной молекулой, которая диффундирует по эмбриону, включая и выключая гены и определяя судьбы клеток в зависимости от ее концентрации. Однако градиенты концентрации ретиноевой кислоты никогда не визуализировались, потому что ретиноевую кислоту нельзя пометить с помощью обычно используемого «зеленого флуоресцентного белка» GFP или GFP-подобных белков в качестве метки.
"До сих пор никому не удавалось контролировать концентрацию ретиноевой кислоты в реальном времени в живом эмбрионе, и не было прямых данных, подтверждающих существование градиента ретиноевой кислоты в эмбрионе позвоночных, – объясняет доктор. Мияваки, руководивший исследованием.
Чтобы контролировать концентрацию ретиноевой кислоты в живых эмбрионах рыбок данио на ранних стадиях их развития, Dr. Мияваки и его коллега доктор. Шимозоно разработал метод пометки молекулы, которая действует как рецептор ретиноевой кислоты, с помощью генетически закодированных цветных флуорофоров. Основываясь на принципе резонансной передачи энергии флуоресценции (FRET), метки позволяют им визуализировать присутствие ретиноевой кислоты и количественно определять ее концентрацию с течением времени.
Комбинируя эту технику с фармакологическими и генетическими манипуляциями, Мияваки и его команда демонстрируют наличие двух линейных градиентов концентрации ретиноевой кислоты поперек переднезадней оси эмбриона, от области туловища к голове и хвосту. Их результаты показывают, что ретиноевая кислота быстро диффундирует, тем самым создавая стабильные и устойчивые градиенты, устойчивые к внешним воздействиям.
"Лучшее понимание градиентов ретиноевой кислоты необходимо для исследования закономерностей развития тканей. Это необходимо, если мы когда-либо хотим контролировать развитие трехмерных тканевых структур из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, например, для регенеративной медицины," заключает доктор. Мияваки.