Известно, что во время раннего развития плода возникает точка перехода, когда биохимические изменения толкают эмбрион от контроля материнскими молекулами к управлению собственным геномом. Впервые команда из Медицинской школы Перельмана в Университете Пенсильвании обнаружила, что такая активация генома происходит по особой схеме, контролируемой, в первую очередь, размерами клеток. Результаты опубликованы в Developmental Cell.

У новоявленных эмбрионов, подвергающихся клеточному делению, клеточный цикл регулируют РНК и белки матери. Геном зиготы (оплодотворенной яйцеклетки) изначально находится в режиме сна.

Однако в какой-то момент зиготические ядра «просыпаются» и экспрессия генов их собственных геномов берет биохимический контроль над последующим развитием плода. Но как именно эмбрион «распознает», когда пора «становиться самостоятельным», долгое время оставалось загадкой.

За последние 40 лет были предложены различные объясняющие гипотезы, однако точный ответ ученые смогли дать только сейчас.

Используя визуализацию одиночных клеток эмбрионов гладкой шпорцевой лягушки (Xenopus laevis), исследователи обнаружили, что размер клеток является тем самым ключевым параметром, определяющим начало активации генома у зигот.

Клетки должны достигнуть определенного порогового размера для инициации крупномасштабной транскрипции своих собственных белков. Создавая миниатюрные эмбрионы, команда наглядно продемонстрировала, как изменение размера клеток контролирует время активации генома.

Результаты этого исследования имеют ряд важных последствий для базового понимания развития эмбриона в самые первые дни, а также для биологии развития в целом. Команда ученых полагает, что это открытие может повлиять на то, как другие исследователи подходят к вопросу активации генома плода и скринингу материнских факторов, необходимых для контроля раннего развития зиготы.