Диссертация (Ранние молекулярные и клеточные события формирования мезодермы у нереидных полихет), страница 7

Показано, чтоAt.twist-положительные клетки выселяются из эктодермы зародыша. Выбор междуэктодермальной и мезодермальной судьбой клетки происходит с помощью DeltaNotch сигналинга. Оказавшиеся под эктодермой At.twist-положительные клетки(клетки мезобласта) группируются поперечными полосами в будущих сегментахпросомы. Слабый сигнал At.twist существует и в хвостовой лопасти – зоне ростапаукообразных, из которой формируются сегменты опистосомы, в мезодерме которыхгомолог Twist экспрессируется на высоком уровне. Далее, экспрессирующие At.twistклетки распределяются восновномвразвивающихсяконечностях,гденаморфологическом уровне была описана локализация соматической и висцеральноймезодермы. Все это позволяет упомянутым авторам рассматривать гомолог Twist уAchaearanea в качестве надежного маркера мезодермы.Особым образом экспрессируется гомолог Twist у равноногого рака Parhyalehawaiensis (Price, Patel, 2008).

Выбивающимся из ряда наблюдаемых у членистоногихпаттернов экспрессии гомологов Twist является отсутствие транскрипта Ph-twist на30ранних стадиях развития (Рис. 6). У P. hawaiensis Twist начинает экспрессироватьсятолько во время роста зародышевой полоски, тогда как спецификация мезодермы уэтого рака происходит на стадии восьми бластомеров.

Экспрессия Ph-twist приуроченак отдельной клеточной линии, которая вносит основной вклад в материал мезодермыконечностей. Предполагается, что экспрессия Ph-twist в этой клеточной популяциипредотвращает преждевременную мышечную дифференцировку.Переходя к рассмотрению паттернов экспрессии гомологов гена Twist у второйклады билатеральных животных – Lophotrochozoa (которую все чаще называюттермином Spiralia, хотя спиральное дробление свойственно далеко не всем еепредставителям), стоит отметить, что по данной теме существует всего около десяткаработ, выполненных на аннелидах, моллюсках, плоских червях, немертине ибрахиоподе.

Некоторые из них носят отрывочный характер и не дают полнойуверенности в точности приведенных результатов. Все данные о пространственновременной экспрессии гомологов Twist у спиралий получали при помощи выявлениямРНК гибридизацией in situ.Впервые для Spiralia экспрессия гомолога Twist изучалась у брюхоногогомоллюска Patella vulgata (Nederbragt et al., 2002). В этой работе были охвачены лишьранние стадии развития (до формирования поздней трохофорной личинки).

Во времядробления, по интерпретации авторов, мРНК Pv-twi не присутствует, а появлениесигнала после выполнения протокола гибридизации in situ по ряду причин называютартефактом. Достоверную клеточную локализацию сигнал мРНК изучаемого генаприобретает на стадии ранней трохофоры. Экспрессия Pv-twi приурочена к внутреннимтканям верхнего полушария личинки. По мере развития трохофоры домен экспрессиирасширяется и кроме эписферы охватывает небольшую часть гипосферы.

Всоответствии с картой клеточных линий, авторы связывают экспрессию Pv-twi с частьюпотомков эктомезодермальных микромеров 2b, 3a и 3b. Экспрессия Pv-twi ни вмезотелобластах, ни в мезодермальных полосках не показана.У другой гастроподы – Crepidula fornicata – мРНК Twist присутствует во всехбластомерах дробящегося зародыша (Henry et al., 2010). Во время гаструляцииэкспрессия Twist локализована вокруг бластопора в презумптивной эктомезодерме иэктодерме, но не в энтомезодерме (Perry et al., 2015).

У поздних зародышей на стадияхорганогенеза экспрессия Twist не отмечена в мезенхиме мезодермальной природы,зато сигнал присутствует во многих эктодермальных клетках (зачатках головы, ноги,31передней кишки, раковинной железы и прототроха). Исходя из вышесказанного,можно заключить, что гомолог Twist у моллюсков не связан с процессом спецификациимезодермы, а участвует в паттернировании и дифференцировке эктомезодермальныхи эктодермальных производных.Наиболее полными для Spiralia являются сведения, приведенные в работе Диллс соавт.

(Dill et al., 2007). В геноме полихеты Capitella sp. I. выявлено 2 гомолога генаTwist (CapI-twt1 и CapI-twt2). Ни один из них не экспрессируется до конца гаструляции.Этот факт свидетельствует не в пользу того, что гомологи Twist у полихет участвует вспецификации клеточных линий мезодермы. Однако на стадии поздней гаструлы мРНКобоих гомологов Twist присутствует как в мезодермальных полосках (т. е. вэнтомезодерме), так и в клетках головной мезодермы (т. е. в эктомезодерме) (Рис.

8).Позднее в личиночном развитии у CapI-twt1 появляются 2 новых домена экспрессии впредполагаемых мышечных предшественниках передней и задней кишки, тогда какCapI-twt2 помимо мезодермы начинает экспрессироваться в эктодермальныхпроизводных (головном мозге и эпителии передней кишки). После начала работыпредпигидиальной зоны роста экспрессия обоих гомологов наблюдается в еемезодермальной части и в мезодерме последних сегментов.Рис. 8. Экспрессия CapI-twt1 у седентарной полихеты Capitella sp.

I. (по Dill et al., 2007).Вентральная проекция, передний конец слева. А – поздняя гаструла; Б – трохофора, В–Д – метатрохофора. Экспрессия в головной мезодерме (эктомезодерме) отмеченакосой стрелкой, в мезодермальных полосках (энтомезодерме) – горизонтальнымистрелками, вокруг задней кишки – вертикальным наконечником стрелки. Звездочкойобозначен стомодеум, t – телотрох, m – мезодермальный слой, е – эктодермальныйэпителий.32Полученныерезультатыинтерпретируютсяупомянутымиавторамикакдоказательство того, что гомологи Twist у Capitella sp. I.

не могут участвовать вспецификации мезодермы, а играют роль в ее дальнейшем паттернировании идифференцировке. Наиболее вероятными частями мезодермы, развитием которыхуправляют CapI-twt1 и CapI-twt2 называются целомическая мезодерма и/или поздноформирующиеся личиночные мышцы. Хотя приводимые данные касаются тольколарвального развития, стоит отметить, что наличие экспрессии обоих гомологов Twist взоне роста свидетельствует об их участии в развитии всей постларвальной мезодермы.Более того, если рассматривать зону роста полихет как заново формирующуюся врезультате метаморфоза, то можно придать гомологам Twist функцию именноспецификаторов постларвальной мезодермы. К сожалению, данный вопрос никак необсуждается авторами публикации.У нереиды Platynereis dumerilii мРНК Twist наследуется всеми клеточнымилиниями в ходе дробления, но у постгаструляционных зародышей и личинокраспределяется исключительно в мезодермальных производных (Steinmetz, 2006;Pfeifer et al., 2013; Pfeifer et al., 2014).

Авторы связывают домены экспрессии Pdu-twist сзачатками различных мышц экто- и энтомезодермального происхождения.Исследование пиявки Helobdella robusta показало наличие материнских мРНК ибелкового продукта гена Twist уже в ооците (Soto et al., 1997; Farooq et al., 2012). В ходеразвития эти продукты локализуются в телоплазме и в основном наследуются линиейбластомера D, но далее тканеспецифичности их распределения в мезодермальныхбластомерах не наблюдается.У плоских червей экспрессия Twist существенно отличается от ситуацииостальных спиралий, что, несомненно, связано с произошедшими в их эволюцииглубокими модификациями эмбриогенеза. На эмбриональных и ювенильных стадияхацели Isodiametra pulchra мРНК ни одного из двух клонированных из этого червя геновTwist не выявляется (Chiodin et al., 2013).

У взрослых особей экспрессия обоихгомологовTwistнаблюдаетсявнебольшомколичествевсехизвестныхмезодермальных производных – миоцитах, гонадах и необластах. В развитиипресноводной планарии Schmidtea polychroa (Tricladida) Twist активен в мышечнойстенке провизорной структуры – эмбриональной глотке (Martín-Durán et al., 2010). Наболее продвинутых стадиях экспрессия Spol-twist связана с мышцами дефинитивной33глотки и разбросанными вокруг нее отдельными клетками зародышевой полоски(предположительно миоцитами).В ходе вторично эмбрионизованного развития немертины Lineus ruber(Pilidiophora) Twist транскрибируется много позже завершения эмбриональныхморфогенезов (Martín-Durán et al., 2015). У инкапсулированной шмидтовской личинки,питающейся за счет адельфофагии, экспрессия Twist отмечена во всех имагинальныхдисках.

Во время метаморфоза и у невылупившихся ювенилей Twist экспрессируется вбольшинстве тканей тела. Такие данные свидетельствуют по мнению авторов, о томчто мезодерма у L. ruber может формироваться не в эмбриогенезе, а лишь в процессеметаморфоза.Рис. 9. Экспрессия мРНК Twist в ходе эмбрионального и личиночного развитиябрахиоподы Terebratalia transversa (по Passamaneck et al., 2015). А–D – латеральнаяпроекция; E–H – вид с вегетативного полюса. А, B, E, F – гаструла; C, G – ранняя личинка;D, H – трехлопастная личинка.