Том 3 (Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (PDF)), страница 105

(Фотоснимок б любезно предоставлен Elizabeth Robertson.)левой) стороне тела зародыша. Механизм, который передает асимметрию от узлаи ограничивает экспрессию гена Nodal в пространстве, все еще так и  не  поняти может изменяться от одного класса позвоночных к другому. Однако у всех видовживотных, он, кажется, зависит от контуров обратной связи, связанных с геномNodal вместе с генами второй группы — Lefty. Они, как, впрочем, и сам генNodal, напрямую регулируются сигнальным путем Nodal, а их продукты, белкиLefty, родственны белкам Nodal; но белки Lefty диффундируют более обширнои выступают в роли антагонистов белка Nodal.

У мышей с нокаутом гена Lefty1правая сторона тела часто превращается в зеркальное отображение левой, так чтолево-правая асимметрия теряется.Еще один из непосредственно регулируемых сигнальным путем Nodal генов,ген Pitx2 (кодирующий регуляторный белок), связывает результат взаимодействийсигнальных путей Nodal – Lefty с последующим анатомическим развитием. БелокNodal обусловливает экспрессию гена Pitx2 на левой стороне тела и, таким образом,сообщает асимметрию сердцу и другим внутренним органам.В свете вышеописанных открытий нам остается лишь найти источник исходнойасимметрии экспрессии гена Nodal. Каков бы ни был механизм, у нормальногоЧасть 5.

Клетки в контексте их совокупности2106животного картина протекающих в Гензеновском узелке событий должна бытьтакой, чтобы левоспецифические гены экспрессировались на левой стороне тела:должна быть какая-то связь между механизмом, который создает асимметрию,и механизмом, что ориентирует ее так или иначе. Ключ к разгадке тайны ориентационного механизма выплыл на свет в шведской клинике бесплодия. Обнаружено,что у представителей небольшой подгруппы бесплодных мужчин сперматозоидыбыли неспособны передвигаться из-за дефекта в молекулах динеина, необходимыхдля движений ресничек и жгутиков. Эти мужчины страдали также хроническимбронхитом и синуситом, потому что реснички в их дыхательных путях тоже былидефектны.

Что еще более поразило исследователей, у 50 % из них внутренниеорганы были перевернуты слева направо, так что сердце располагалось справа.5Сначала данные результаты казались совершенно необъяснимыми, однако вскоре выяснилось, что подобные эффекты наблюдаются у млекопитающих с инымимутациями, приводящими к появлению дефектных ресничек. Эти наблюдения позволили предположить, что ориентация лево-правой оси тела так или иначе зависитот колебаний ресничек.Замедленная микрокиносъемка в живом зародыше мыши показывает, чтоклетки на внутренней поверхности Гензеновского узелка имеют реснички, которыеколеблются спиральным образом: подобно винтовой резьбе они обладают определенным направлением, и в узле они располагаются в небольшой полости, которая имееттакую форму, что ритмичные движения ресничек движут поток жидкости к левойстороне узла (см.

рис. 22.87, а). В соответствии с одной из теорий, сигнальные белки, переносимые в этом потоке на левую сторону, обеспечивают смещение картиныэкспрессии, в зависимости от которого лево-правая ось тела мыши ориентируетсятем или иным образом. Другая теория предполагает, что в этой системе, так же каки в некоторых других, реснички служат не только движителями потока жидкости,но также и механорецепторами, которые отвечают на отклонение в распределениисигнальных белков тем, что создают асимметричный поток ионов Ca2+ через узелоки тем самым влияют на прилегающие к нему ткани.Направление движений ритмичного танца ресничек отражает лево-правуюасимметрию органических молекул, из которых построены все живые существа.Поэтому весьма вероятно, что она-то и является оригинальным «виновником»право-левой ассиметрии нашей анатомии.ЗаключениеРазвитие животного сопровождается грандиозными по своему размахуперемещениями клеток.

Так, во время гаструляции клетки с наружной поверхности раннего зародыша перемещаются внутрь, образуют кишечную полостьи создают три зародышевых листка — эндодерму, мезодерму и эктодерму, —из  которых строятся все высшие животные. У позвоночных свойственныегаструляции движения клеток организуются сигналами, исходящими от организатора Шпемана (дорсальная губа бластопора земноводного, соответствующаяГензеновскому узелку в зародыше курицы или мыши). Эти сигналы определяютдорсо-вентральную ось тела и управляют конвергентным растяжением, прикотором слой клеток, движущийся внутрь тела, удлиняется по оси голова-хвости одновременно сужается под прямым углом к ней. Активные перемещения5Это заболевание называется синдромом Картагенера. — Прим.

ред.22.7. Мышь 2107отдельных клеток в ходе их перестановок, которые и являются движущейсилой конвергентного растяжения, управляются с помощью сигнального путиплоскостной полярности Frizzled/Dishevelled — ветви сигнального пути Wnt,которая контролирует актиновый цитоскелет.Последующее развитие сопряжено со множеством дальнейших перемещенийклеток. Часть эктодермы утолщается, свертывается и отделяется, в результате чего образуется нервная трубка и нервный гребень. Пролегающий по срединной линии тяж специализированных клеток, называемый хордой, удлиняетсяи формирует центральную ось зародыша. Длинные пласты мезодермы по обестороны от хорды последовательно сегментируются на сомиты. Мигрирующиеклетки из сомитов и нервного гребня, отрываются от своих первоначальныхсоседей и путешествуют по зародышу в надежде заселить новые участки.Первичные половые клетки и многие другие мигрирующие клетки направляютсяпо определенным маршрутам с помощью хемотаксиса, зависящего от рецептора CXCR4 и его лиганда SDF1.

Специфические молекулы клеточной адгезии,такие как кадгерины и интегрины, управляют этими перемещениями клетоки контролируют избирательное связывание клеток друг с другом в  пунктеназначения.В конечном счете схема перемещений клеток обусловливается картинойэкспрессии генов, которая определяет свойства клеточной поверхности и подвижность клеток.

Так, формирование сомитов зависит от периодически повторяющейся картины экспрессии генов, которая закладывается в мезодермес помощью биохимического осциллятора — таймера сегментации — и диктуетпорядок разбиения клеточных масс на отдельные блоки. Подобным же образомлево-правой анатомической асимметрии тела позвоночного животного предшествует лево-правая асимметрия картины экспрессии генов раннего эмбриона.Эта асимметрия, по крайней мере у млекопитающих, в конечном счете зависитот направления биения ресничек на периферии Гензеновского узелка.22.7.  МышьМышиный зародыш — крохотный и скрытый во чреве своей матери, являетсядля биологии развития крепким орешком. Однако он имеет две неоспоримо притягательные стороны.

Во-первых, мышь относится к млекопитающим, а млекопитающие — к животным, которые нас, как представителей человечества, занимаютболее всего. Во-вторых, среди млекопитающих мышь — один из наиболее удобныхдля генетических исследований организмов, поскольку она мала и быстро размножается. Эти два фактора подстегнули огромную научно-исследовательскую работу,увенчавшуюся разработкой некоторых весьма эффективных экспериментальныхпроцедур.

Благодаря всем этим качествам мышь стала главным модельным организмом для экспериментирования в области генетики млекопитающих и выступиланаиболее интенсивно изучаемым заменителем человека. Нас разделяет всего лишьоколо 100 миллионов лет эволюции. Ее геном того же размера, что и наш, и междугенами мыши и человека имеет место почти взаимно однозначное соответствие.Наши белки, как правило, идентичны на 80–90 % (если судить по последовательности аминокислот), а при сравнении последовательностей регуляторной ДНКобнаруживаются также и протяженные блоки близкого подобия нуклеотиднойпоследовательности.2108Часть 5. Клетки в контексте их совокупностиИзобретательность и упорство искусников биологии развития помогли им найтиподходы к раннему зародышу мыши, дающие возможность не нарушать его покой,а также разработать способы выведения мышей на заказ — с<b>Текст обрезан, так как является слишком большим</b>.