Ryby Medaka, u których brakowało funkcjonalnych genów Hmgn2, nie były w stanie rozróżniać prostych kształtów, co ujawnia nową funkcję genu regulacyjnego.
Medaka, znana również jako japońska ryba ryżowa (Oryzias latipes), jest organizmem modelowym do badań biologicznych, a także popularną rybą akwariową. Jako organizm modelowy, przeprowadzono wiele badań w celu zrozumienia wszystkich aspektów medaki, ale wiele wciąż pozostaje do zrobienia, szczególnie w obszarze genetyki.
Zespół badawczy kierowany przez adiunkta Saori Yokoi z Wydziału Nauk Farmaceutycznych Uniwersytetu Hokkaido odkrył ewolucyjnie odrębną odmianę genu Hmgn2 u medaka, która wpływa na preferencje kształtu u gatunku. Ich odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Komunikacja Biologia.
„Zidentyfikowaliśmy ten wariant Hmgn2, oHmgn2, w ramach naszych badań nad identyfikacją genów wyrażanych w mózgu medaka o nieznanych funkcjach” – wyjaśnia Yokoi. „Białka HMGN odgrywają kluczową rolę w przebudowie chromatyny i regulacji ekspresji genów u innych kręgowców”.
oHgmn2 wybrano, ponieważ był to nieznany gen, który był charakterystycznie ekspresjonowany w mózgach medaka. Po potwierdzeniu, że gen koduje białko HMGN, sekwencjonowanie RNA oHmgn2 wykazało, że był on o 99 par zasad krótszy niż Hmgn2 u innych kręgowców. Analiza ewolucyjna potwierdziła, że oHmgn2 był unikalną odmianą.
„Najbardziej uderzającą różnicą była obecność oHmgn2 w jąderku, regionie jądra, w którym zachodzi transkrypcja z DNA na RNA” – wyjaśnia Yokoi. „Przewiduje się, że oHmgn2 będzie miał słabszą interakcję z białkami wiążącymi DNA, zwanymi histonami, w porównaniu do typowej interakcji, co wyjaśnia jego dystrybucję”.
Ekspresja oHmgn2 jest zlokalizowana w neurogennych regionach mózgu, a zespół znalazł wskazówki, że jest ona zaangażowana w funkcję komórek progenitorowych neuronów. Badania typu knockout wykazały, że brak funkcjonalnego oHmgn2 wpłynął na rozwój telencephalonu — regionu mózgu odpowiadającego mózgowiu/płatom czołowym u ludzi.
Co najciekawsze, dzikiego typu ryżanka preferuje trójkąty od kół i spędza więcej czasu w tej części labiryntu, podczas gdy ryżanka z wyłączonym genem oHmgn2 spędza prawie tyle samo czasu w obu częściach labiryntu, co wskazuje na deficyty w ich zdolności rozpoznawania kształtów.
„Nasze badanie wykazało, że gen oHmgn2 odgrywa kluczową rolę w molekularnej ewolucji rozwoju mózgu i zachowań poznawczych u medaki” – podsumowuje Yokoi. „Przyszłe prace będą koncentrować się na zrozumieniu mechanizmów, za pomocą których oHmgn2 wpływa na rozpoznawanie kształtów u medaki.
