Молекулярные механизмы морфогенеза - Банников Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
гонов, детерминирующих развитие вентральных производных, сразу же томно локализуется в пространстве. Эти различия согласуются с тем, что клетки дорзальной эктодермы остаются плюрипотентными еще некоторое время после стадии бластодермы [621], тогда как по направлению к вентральной стороне потенциал клеток становится все более и более ограниченным. Так, ген twist экспрессируется только в тех клетках бластодермы, которые будут инвагннировать в брюшную бороздку и образуют мезодерму [629], Ген single-minded (sim) экспрессируется ввиде двух узких полосок по обе стороны от зоны экспрессии гена twist [127, 630].
Как ген sim, так и ген twist кодируют ядерные белки [127, 629].
Двойные гетерозиготы по генам dl и twist (dl ~7+; twi~/4) >
не способны к образованию мезодермы, так же как и гомозиготы twist", а двойные гетерозиготы по генам dl и snail (dl-/+, sna“/+) имеют фенотип гомозигот snail. Ин-
терпретация этих данных состоит в том, что пониженная доза продукта гена dl вызывает уменьшение уровня активности генов twist и snail. Таким образом, механизм действия гена dl, по-видимому, состоит в региональной активации генов twist и snail. Как продукт гена twist, так и продукт гена snail, вероятно, способны связываться со специфическими последовательностями ДИК, так как первый из них содержит амфипатический мотив спираль-петля-спираль [438], а второй - 5'цинковых пальцев' [60]. Вполне вероятно, что продукт гена dl может выполнять и еще одну функцию: подавлять экспрессию генов dpp и zen в вентральных областях тела [379].
Таким образом, каскад взаимодействий, по крайней мере
12 материнских генов, приводит к преимущественной локализации продукта гена dorsal в ядрах вентральных областей тела ранних эмбрионов Drosophila. В свою очередь, активность гена dl приводит к региональной экспрессии некоторых зиготических генов, детерминирующих судьбу клеток вдоль дорзо-вентральной оси. Детальная регионализация вдоль этой оси определяется взаимодействием зиготических генов этой группы. Обращает на себя внимание принципиальное сходство между спецификацией судьбы клеток вдоль зад-не-передней оси в пределах одного парасегмента и вдоль всей дорзо-вентральной оси. Так же, как наиболее передние клетки каждого- парасегмента жестко маркируются на стадии бластодермы путем активации в них гена еп, так и наибо-
лее вентральные клетки тела зародыша с большой точностью сразу же маркируются благодаря экспрессии гена twi Да„ лее спецификация кзади парасегмента и спецификация бо/к-е дорзальных структур протекает постепенно и при участии ьно— клеточных сигнальных молекул (продукт гена wg при спецификации парасегмента и продукт гена dpp при спецификации дорзальных структур).
Если сравнивать стратегии становления задне—передней и дорзо-вентральной осей у Drosophila в целом, то можно увидеть о другое сходство этих процессов. В каждой из трех рассмотренных здесь систем образование ориентации и асимметрии (система организации передней и задней половины тела и система дорзо-вентральной организации) первоначальный толчок к асимметрии заложен в полярности фолликулов, возникающей на раннем этапе оогенеза. Полярное расположение питающих клеток по отношению к ооциту определяет возникновение асимметрии при становлении задне—передней оси в переднем и заднем отделах тела, в то время как для становления дорзо-вентральной оси определяющим фактором является асимметрия соматических фолликулярных клеток [561]. Помимо двух систем генов, определяющих передне-заднюю полярность переднего и заднего концов тела, существует отдельная, не упоминавшаяся в этом тексте система материнских генов, заведующая спецификацией терминалиев тела мухи. Центральную роль в этой системе играет ген torso [215]л Так же как в случае системы генов, определяющих дорзо-вен-тральную полярность, первоначальным толчком, закладывающим асимметрию в экспрессию генов группы torso, являются сигналы, посылаемые асимметрично расположенными специализированными фолликулярными клетками [338] . Вероятно, что рецептором этих сигналов служит продукт самого гена torso, который является мембранным рецептором тирозинкиназного типа [588],
Несмотря на сходства в пршщнпах функционирования систем генов, обеспечивающих детерминацию плана строения тела мухи, критические этапы в действии этих систем регулируются различными механизмами. Так, система материнских генов, отвечающая за правильную локализацию активности зиготических генов в переднем конце тела, "использует для этого градиент белка bed, образующийся за счет его диффузии от прелока— лизованного транскрипта соответствующего гена. Закономерное распределение экспрессии зиготических генов в задней части зародыша возникает, главным образом, благодаря пространотвен-
„ой самоорганизации этой системы Ьенов. Наконец, ДОр3о_ вентральная упорядоченность активности соответственных генов строится на сложнейшей цели реакций, приводящих к градиенту транслокации белка - dl а ядра.
Мало что известно о механизмах образования дорзо-вен-трапьной и передне-задней осей у позвоночных. Тем более трудно сказать, в какой степени аналогичны или гомологичны эти процессы у позвоночных и насекомых. Однако даже на уровне сегодняшних скудных знаний некоторое сходство между ними уловить удается.
