Учеными из ИБХ РАН, ФИАН и МГУ была сформирована математическая модель того, как те или иные белки во время эмбрионального развития, перемещаясь, приводят к созданию динамических пространственных структур - пятен на чешуе или шкуре, к примеру. Подобная самоорганизация становится возможной за счет того, что морфогены - биоактивные вещества - связываются с разной скоростью на внеклеточном веществе.
На начальной стадии развития эмбриона в его «состав» входят одинаковые клетки в количестве нескольких штук. Однако со временем их становится больше, они формируют сложные трехмерные структуры, клетки которых обладают разными свойствами. По мнению ученых, такие структуры образуются за счет динамической самоорганизации, а она, в свою очередь, была бы невозможна без белков-морфогенов. В переводе слово «морфоген» означает «образующий форму». Клетки выделяют их в межклеточное пространство, после чего молекулы данных белков «расходятся» на значительные дистанции.
Почему скорость, с которой диффундируют морфогены, разная? Ранее ученым удалось определить, что во время распространения те или иные морфогены связываются с протеогликанами, «впитываются» в их поверхность с неодинаковой силой, что, возможно, и является причиной большой разницы в скоростях распространения.
Новосозданная математическая модель была рассмотрена на ряде примеров, в числе которых также рыбка сомик-кукушка, желтая поверхность тела которой покрыта большим количеством черных пятен.
«Эта рыба из семейства перистоусых окрашена в желтый цвет с многочисленными чёрными пятнами, которые разбросаны по всему телу. Разработанная нами модель хорошо объясняет формирование и закономерное уменьшение пятен его окраски по направлению от хвоста к голове», — говорит Дарья Короткова, один из авторов, студентка МГУ, выполняющая дипломную работу в лаборатории молекулярных основ эмбриогенеза.
В настоящий момент ученые проводят эксперименты, которые позволят подтвердить правдивость сделанных ими выводов.
