Det händer under de första timmarna efter befruktningen:Det tidiga embryots celler börjar självständigt producera proteiner, byggstenarna för celler och organ. Deras eget, unikt sammansatta genetiska material fungerar som ritningen. Hos ryggradsdjur kommer startsignalen för denna process från tre moderns proteiner som binder till avkommans DNA. Nya rön från Dr Meijiang Gao från en forskargrupp ledd av Dr Daria Onichtchouk vid University of Freiburgs Institute of Biology Jag visar nu, med hjälp av en zebrafiskmodell, hur två av dessa tre startar proteiner i äggcellen framkallar deras roller och hur de agerar i vidareutvecklingen. Resultaten publicerades i en studie i tidskriften Nature Communications .

"Vi har visat hur proteinerna Pou5f3 och Sox19b fungerar vid olika tidpunkter i embryonal utveckling och i olika områden av embryot", säger biologen om studiens integrativa tillvägagångssätt. Hon bedriver sin forskning vid University of Freiburgs Cluster of Excellence CIBSS—Centre for Integrative Biological Signaling Studies, vars forskare strävar efter målet att förstå signaleringsprocesser över skalor. Prof. Dr. Jens Timmer och Markus Rosenblatt från University of Freiburgs Institute of Physics deltog också i studien.

Viktiga molekyler för stamcellsforskning

Liknande mänskliga proteiner, så kallade homologer av Pou5f3 och Sox19b, används i forskning för att artificiellt producera stamceller från mänskliga hudceller. "Den exakta roll som dessa faktorer spelar i utvecklingen är mycket intressant för forskning och medicin också av denna anledning", säger Onichtchouk.

För att avgöra exakt vilka gener som styrs på vilket sätt av dessa två proteiner och hur de interagerar, studerade biologen och hennes team utvecklingen av zebrafiskembryon. De inducerade mutationer i generna för Pou5f3 och Sox19b så att fisken inte längre skulle producera dessa regulatoriska proteiner. På så sätt lyckades de visa att de två proteinerna har oberoende uppgifter. Men de verkar båda på DNA:t genom att binda till genreglerande regioner och göra generna fritt tillgängliga för cellmaskineriet.

Genkontroll i viloläge

Dessutom upptäckte teamet att Pou5f3 och Sox19b undertrycker sena genetiska program. "De håller viktiga processer i viloläge så att de inte startar förrän senare, när det lämpliga steget i utvecklingen närmar sig", beskriver Onichtchouk. "Detta gäller generna som ansvarar för utvecklingen av organen." Pou5f3 och Sox19b verkar dock vara de avgörande faktorerna för aktiveringen av generna endast på den ventrala sidan av embryot. På ryggsidan är de ineffektiva. Onichtchouk vill fastställa orsaken till detta:"Vi är nyfikna på att ta reda på vad som tar över denna funktion här och om dessa proteiner också härstammar från modern."