Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
зрительного нерва еще раньше принимают определенную программу развития,
согласно которой по истечении определенного времени или через
определенное число клеточных делений клетки теряют чувствительность к
фактору роста и дифференцируются независимо от его наличия. Отдельные
клетки-предшественницы 02А принимают такую программу в разное время и
первые из них в норме начинают дифференцироваться в момент рождения.
Чем же определяется конкретное направление дифференцировки клетки в
олигодендроцит или в астроцит типа 2? Клетки 02А в культуре, развиваясь в
условиях бессывороточной среды, дифференцируются только в
олигодендроциты: для них это конститутивный путь развития или в терминах
информатики развитие "по умолчанию". В противоположность этому,
дифференцировка астроцитов типа 2 выглядит, как инОуцируемый путь
развития: клетки начинают такую дифференцировку под действием
специфического белка, который можно выделить из зрительного нерва крысы.
В значительных количествах этот белок синтезируется со второй недели
развития, т.е. именно тогда, когда начинается дифференцировка астроцитов
типа 2. Оказалось, что этот белок идентичен фактору роста нервов (ФРН,
или CNTF-ciliary neurotrophic factor). Это позволяет предположить, что
время синтеза ФРН определяет время дифференцировки астроцитов типа 2 в
развивающемся нерве. До сих пор неясно, какие именно клетки синтезируют
ФРН in vivo и какие факторы контролируют точное время начала его синтеза,
однако известно, что в культуре этот фактор могут синтезировать астроциты
типа 1.
Данные этих исследований еще раз подтверждают предположение о том. что
развитие клеток представляет собой результат взаимодействия автономных
процессов и поведения, контролируемого сигналами окружающей среды. Здесь
были показаны преимущества метода культуры клеток для изучения
молекулярных основ этих процессов. Можно попытаться суммировать эти
находки в схеме потока информации, которая, в терминах информатики,
представляет собой внутреннюю
96
Рис. 16-38. Схема, в которой упрощенная модель программы межклеточного
контроля представлена в виде программы компьютера. Вероятно, эта
программа участвует в регуляции клеточных делений и дифференцировки у
клеток-предшественниц олигодендроцитов и астроцитов типа 2 (02А) в
развивающемся зрительном нерве млекопитающих. Широкие стрелки изображают
"вход-выход" данных, т. е. внеклеточные сигналы принимаемые или
испускаемые клеткой. Неполные или предполагаемые участки этой схемы
указаны прерывистыми линиями; соответствующая широкая стрелка,
указывающая налево, демонстрирует возможность обратной связи от клеток-
предшественниц 02А. которая могла бы содействовать регулировке сигналов,
поступающих от клеток-предшественниц астроцитов типа 1. Считают, что
клетки-предшественницы 02А постоянно возобновляются в условиях in vivo,
начиная примерно с последней недели перед рождением (не показано).
программу клеток-предшественниц 02А, т.е. набор правил, согласно которым
клетки прочитывают сигналы окружающей среды и выбирают время и место
дифференцировки (рис. 16-38) Такая информация о поведении отдельных
клеток особенно важна, если мы действительно пытаемся разобраться в
закономерностях эмбрионального развития. Мы пока не в состоянии дать
отвез на фундаментальный вопрос, каким образом возникает пространственное
распределение множества клеток во всем организме, но к этой проблеме мы
вернемся в следующем разделе.
Заключение
Для понимания программ развития индивидуальных клеток эмбриона необходимо
проследить их историю, проведя анализ клеточной родословной. Для
генеалогии позвоночных характерна случайная изменчивость. Но у
определенных нематод и некоторых других групп беспозвоночных схема
клеточных делений в процессе развития контролируется настолько точно и
настолько предсказуемо, что клетки, занимающие в теле животного
определенное положение, у всех особей данного вида развиваются по одному
и тому же пути. Была прослежена нормальная судьба всех клеток нематоды
Caenorhabditis elegans в течение всего периода развития и изучены
последствия экспериментального воздействия на уровне индивидуальных
идентифицируемых клеток. Идентифицированы многие гены, определяющие
реализацию программы, контролирующей развитие клеток. Для этого были
изучены изменения клеточных родословных, возникающие вследствие мутации
данных генов. В общем можно отметить, что мутации генов, контролирующих
развитие, координированно влияют на дифференцировку и деление клеток Эти
наблюдения позволяют предположить, что контроль указанных клеточных
процессов обеспечивается неким общим базовым ме-
97
ханизмом. При разрушении клеток лазерным лучом было выявлено, что
постоянство развития С. elegans является результатом точной взаимосвязи
межклеточных взаимодействий и автономных процессов. реализуемых в
отдельных клетках. Например, наблюдая за процессом развития вульвы, можно
установить индукционные взаимодействия, которые могут быть связаны с
