Молекулярные механизмы морфогенеза - Банников Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
Результаты этих опытов, по-видимому, говорят о вырож-денности функции фасцилина I в адгезии нервных клеток. Другими словам при отсутствии фасцилина I его роль в адгезии и выборе пути роста аксона берет на себя какая-то другая система, компонентом которой является тирозинкиназа, кодируемая геном аЫ. Вырожденность систем адгезии нервных клеток позвоночных была показана и в опытах, в которых для подавления функционирования индивидуальных ММА использовали специфические антитела. Было показано, что и в этих случаях значительные функциональные нарушения происходят только при "выключении" более чем одной системы адгезии [46, 80,
445, 635].
Возможно, что альтернативной системой, беруш» й i. » роль фасцилина I в детерминации пути роста аксонов, является система, включающая в себя взаимодействие инк i ринс
пых рецепторов с молекулами внеклеточного матрикса. Это * предположение кажется вероятным потому, что для таких систем показана ассоциация с клеточными тироэинкиназами 1184, 254, 370].
Несмотря на то, что у мутантов только по гену фасцили-ua I не было обнаружено морфологических изменений в раз »*иваюшемся мозге, тонкие функциональные дефекты обнаружить все-таки удалось. Мухи, гомозиготные по фасцилин I нуль мутациям, проявляют пониженную координацию движений Ц78]. Такая дискоординация дает возможность предположить,что следствием утраты функции фасцилина I оказываются избирательные дефекты в пути следования небольшого числа аксонов, возможно, тех немногих, в которых не экспрессированы компоненты альтернативной системы, компенсирующей отсутствие функции гена фасцилина I при выборе правильного пути роста аксонов.
2.2. Молекулы внеклеточного матрикса и клеточные молекулы адгезии к субстрату
Роль внеклеточного вещества в образовании и поддержании формы организмов очевидна даже при поверхностном взгляде. Банальными примерами могут служить кости, хрящи, плотная и рыхлая соедини тельная ткани, состоящие в основном из внеклеточного вещества и определяющие форму тела и практически всех органов. От взаимодействия клеток с внеклеточным матриксом зависят и более тонкие морфогенетические процессы, такие, как направления миграции клеток [628], образование таких упорядоченных структур как капилляры [238], базо-апикальная поляризация эпителия [265] к т.п. Участие внеклеточного матрикса в этих процессах было осознано уже много лет назад, однако молекулярные механизмы взаимодействия клеток с внеклеточным матриксом только начинают вырисовываться.
2.2.1. Внеклеточный матрикс (ВКМ)
Не считая высокомолекулярного внеклеточного матрикса кости и хряща, можно выделить два типа внеклеточного матрикса (ВКМ), отличающихся как по биохимическому составу, гак и надмолекулярной организацией : интерстициальный ВКМ н НКМ базальных мембран. Интерстициальный ВКМ составляет структурную основу соединительной ткани и продстав-
ляет собой оолее или менее упорядоченную сеть волокон. Базальные мембраны выглядят как ультраструктурно упорядоченные слои, подстилающие или окружающие эпителий, мышцы, жировые и нервные клетки.
2*2.1.1. Интерстициальный внеклеточный матрикс
Мажорными компонентами любого ВКМ, в основном определяющим его геометрию на надмолекулярном уровне, являются коллагены.
2.2.1.1.1. Коллагены
Биохимии и молекулярной биологии коллагенов посвящена огромная литература, которая недавно была подробно проанализирована [78, 419). Здесь я остановлюсь только на узловык сведениях из этой области и тех новых данных, которые касаются фибриллогенеза. Взаимодействие клеток с коллагенами в процессах морфогенеза описано в другом разделе.
Поперечно-исчерченные коллагеновые фибриллы могут иметь различный диаметр, длину и взаимное расположение, например, быть ориентированными. Вариации этих параметров влияют на механические свойства интерстициального ВКМ и, соответственно, на формообразовательные процессы. Основу поперечно-исчерченных коллагеновых фибрилл интерстициального матрикса составляют коллагены I и III типов [351]. В последнее время появились данные, заставляющие думать, что большинство, если не все исчерченные фибриллы, построены из двух или более типов коллагена. Так, исчерченные фибриллы роговицы являются кополимерами типов I и V[45l. Фибриллы кожи содержат как I» ' так и П1 тип коллагена, а возможно, и
V тип [78]. Коллагеновые фибриллы сухожилий, которые считали примером системы фибрилл, содержащих только один тип коллагена, оказались состоящими из I, III и, вероятно, XII типа коллагенов [608].
Все коллагены, образующие исчерченные фибриллы, должны обладать критическими характеристиками, позволяющими образование таких фибрилл: длина их трехспиральных доменов Должна составлять около 295 нм, а элементы, обусловливающие линейное распределение зарядов, должны подчиняться одному и тому же закону. Этим критериям отвечают интерстициальное коллагены типов I, III, V и XI [78] и, слсдовит* льно, каждый из них в отдельности мог бы образовывать исчерченные
фиЬриллы. Биологический смысл "смешанного" фибриллообра-аонании, как полагают, состоит в том, что, варьируя соотношения индивидуальных коллагенов, клетки могут контролировать такие параметры фибриллогенеэа, как число сайтов инициации, скорость удлинения фибриллы относительно прира-III1 'Мин ее диаметра, конечный диаметр и, возможно, даже ориентацию фибрилл (78 ]. С этой концепцией согласуются данные об изменениях соотношений коллагенов I, II и V типов в зависимости от ткани и интервала развития. Другой способ регуляции фибриллообразования состоит в создании специальных внеклеточных компартментов [668]. Показано,
