Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 441
Текст из файла (страница 441)
По мере того как клетки выходят из предсомитной мезодермы для того, чтобы сформировать сомиты, иными словами, когда они освобождаются от действия сигнала ГОГ8, колебание экспрессии в ннх замедляется и наконец приходит к полной остановке. Одни клетки останавливаются в одном состоянии, другие остаются в другом, в со- 22.6. Перемещения клеток и формирование тела позвоночного животного 2099 ответствии с фазой колебания экспрессии в момент выхода их из предсомитной мезодермы.
Ген Нез ! и некоторые другие гены-осцилляторы кодируют регуляторные белки; так, клетки, в которых концентрация белка гОГ8 падает ниже критическоп~ уровня, когда они пребывают на пике своего колебания, включают один набор регуляторных генов, тогда как те, которые переходят этот порог на самом спаде колебательного цикла, включают другой их набор (рис. 22.81, 6). Таким образом, как предполагают, периодическое колебание экспрессии генов в предсомитной мезодерме оставляет свой след в виде пространственно периодической картины экспрессии генов в созреваюп1ей мезодерме, а она, в свою очередь, диктует порядок разбиения ткани на физически обособленные блоки. 22.б.10. Запаздывающая отрицательная обратная связь способна генерировать тактовые колебания хронометра сегментации Каков же тогда механизм, генерирующий эти временные колебания? Как такой таймер работает? У мыши обнаружены гены по крайней мере трех классов, демонстрирующие осциллируюшую экспрессию в предсомитной мезодерме и кодируюшие соответственно компоненты пути Но1с11, пути %'п1 и пути Г8(; но большинство мутаций, которые нарушают работу таймера и убирают сегментации> на сомиты, приходится на компоненты пути Но1сп.
В число последних входят гены (например, Нез! и, что еше более важно, его родственник Нех7), которые регулируются сигналом Хо1с)1 и кодируют ингибирующие регуляторные белки. Некоторые из этих белков воздействуют непосредственно на регуляторную ДНК своего же собственного гена, с тем чтобы подавлять свою собственную экспрессию. В теории, такой нехитрый контур отрицательной обратной связи может служить основным генератором колебаний (рис.
22.82): когда такой ген транскрибируется, количество его белкового продукта нарастает до тех пор, пока транскрипция не начинает самоподавляться и синтез белка не прекращается; затем белок распадается, что позволяет возобновить транскрипцию, и так далее. Между началом нового периода транскрипции и моментом первого появления молекул регуляторного белка в ядре существует определенная задержка во времени, потому что известное время затрачивается на прохождение гена РНК-полимеразой, затем на созревание полученного РНК-транскрипта, далее на выход его из ядра и подготовку к синтезу с него молекулы белка и наконец на то, чтобы белок вошел в ядро и приступил к управлению транскрипцией.
Такое запаздывание в контуре обратной связи, предположительно, определяет период колебаний таймера и, как следствие, размер закладываемых сомитов. Большинство клеток каждого новообразованного сомита быстро дифференцируется и формирует блок мышц, соответствующий одному мышечному сегменту главной оси тела. После этого зародыш может (что он, впрочем, и делает) извиваться. Отдельные подгруппы клеток сомита пойдут по пути формирования позвонка и разных соединительных тканей, таких как дерма.
Одна из подгрупп отделяется от сомита и мигрирует от него в боковую несегментированную мезодерму, проползая через пространство между другими клетками: эти эмигранты дадут начало клеткам почти всех остальных скелетных мышц тела, в том числе мышцы конечностей. 22.6.11. Ткани зародыша заполняются строго контролируемыми видами мигрирующих клеток Эмигрирующие из сомитов предшественники мышечных клеток, или миобласты, уже коммитированы к своей цели, но еше не дифференцированы в явном виде. ~:-:,,"..';Ж~б.':Первмвщенняняйуок нтрор?вгврбванме теяйгпдэвоткгчукзгсз'живо?Пот?з .2йй-: Фис. ??.83.
Происхождение мышечных клеток Мускулатуры конечностей. Перемещения клеток Вюжно проследить, пересаживая клетки зародыша перепела в зародыш курицы; зти два вида весьма ражи в своем развитии, но клетки перепела распознаваемы по характерному виду их ядрышек. бгли клетки сомита зародыша курицы в возрасте ?-х дней инкубации заменить клетками сомита перепела и неделю спустя препарировать крыло будущей курицы, то обнаружится, что мышечные клетки в крыле курицы происходят от пересаженных сомнтов перепела. удаление развивающихся чдмздкнв Ггунтхцбг семитов из области, ще должен развиться кажные мигранты — предшественни зачаток крыла, и пересадка их кн клеток крови, зародышевых клеток в аналогичную область и многих групп нейронов центральной зародыша курицы нервной системы, а также эндотелипльных клеток, образующих кровеносные сосуды. Каждый из типов мигрирую- 1 щих таким образом клеток колонизирует 1 собственный участок тела. В результате И на выброс таких перемещений большинство тканей в теле позвоночного представляют собой смеси клеток различного характера, происходящих из далеко отстоящих друг от .4~~:;,.;.,— друга частей зародыша.
По мере того как мигрирующая клетка путешествует через зародышевые ткани, она неоднократно вытягивает сраяткязвдввй кйнвчукготякурнцы, вы росты цитоплазмы, которыми иссле - нв ФнгРвы. ФФто РмкяшзЮпегвМ дует ближайшую окружающую среду, ' ' пвулавливая тончайшие источаемые ею сигналы, к которым она особенно чувствительна благодаря своему специфическому набору белков рецепторов клеточмышца ной поверхности. С внутренней стороны клетки этн рецепторные белки связаны с клеточным скелетом, за счет которого клетка переметцается вперед.
Некоторые материалы внеклеточного матрикса, такие как белок фибронектин, служат сайтами прикрепления, которые помогают клетке продвигаться вперед; другие, типа протеогликана хондронтинсульфата, тормозят перемещение н сдерживают наплыв иммигрантов. Встречающиеся по пути оседлые клетки аналогичным образом могут иметь привлекающие или отталкивающие по- верхности, а возможно, даже простирать филоподии, касаться ими мигрирующей клетки и влиять на ее поведение. В этой смеси различных направляющих воздействий выделяется несколько особенно важных.
В частности, клетки многих различных типов направляются хемо- таксисом, который зависит от рецептора СХСК4. Этот белок клеточной поверхности принадлежит к семейству связанных с О-белком рецепторов клеточной поверхности ; исаойный участок юшток нервного Пюбня нервная трубка экгодерма †-помят гшвпий ф сшлг1атичвагщй. + ~, г "' ' ' ' 'ф= „хорда целом кишечная трубка Рис. 22.84. Основные пути миграции клеток нервного Гребня. На схематическом поперечном срезе через среднюю часть туловища представлен зародыш курицы.
Глубоко залегающие производные нервного Гребня обозначены желтыми полями с текстом. Клетки, которые избирают путь, пролегающий непосредственно под эктодермой, сформируют пигментные клетки кожи; те, что идут глубинным путем через семиты, сформируют нейроны и глиальные клетки сенсорных и симпатических ганглиев, а также части надпочечника. Нейроны и глиальные клетки брюшных ганглиев, располагаемых в пенке кишечника, формируются из тех клеток нервного гребня, которые мигрируют по длине тела, а исходят из области шеи и крестцовой области.
У дрозофилы такое происхождение имеют нейроны стенки кишечника, которые мигрируют и из головного конца зародыша 1см. также рис. 19.23.) и активируется внеклеточным лигандом по имени БРГ1. Клетки, зкспрессирующие рецептор СХСГс4, могут найти свой путь по следам, намеченным для ннх вырабатывающими лиганд оРГ клетками (рис. 22.85). Хемотаксис к источникам лиганда аРГ1 играет главную роль в ориентировании перемещений клеток самых разных типов: лимфоцитов и других лейкоцитов, нейронов в развивакицемся головном мозге, мышечных клеток предшественниц, вливающихся в зачатки конечностей, первичных за1юдьгшевых клеток на их пути к половым железам и, наконец, раковых клеток, расползающихся своими страшными метастазами.
22.6Л 2. Распределение мигрирующих клеток зависит от факторов ВЫЖИВВНИЯг РВВМО Кан И От УПРВВЛЯЮЩИХ СИГМВЛОВ Окончательное распределение мигрирующих клеток зависит не только от из бранных ими маршрутов, но также и от того, насколько благополучно они перенесут дорогу и насколько им будет хорошо в той среде, которую найдут в конце своего пути. Специфические участки обеспечивают переселенцев факторами выживания, необходимым для специфических категорий мигрирующих клеток.
Например, клетки нервного гребня, которые дают начало пигментным клеткам кожи и нерв. ным клеткам кишечника, зависят от пептидного фактора епг1оГйе1тп 3, выделяемого тканями на миграционных путях; мутантные мыши и люди, дефектные по генам, кодирующим зтот фактор или его рецептор, имеют непигментированные (альбиносные) области на коже и страдают от потенциально гибельных пороков кишечника, об; ПйрЕГГВЕщЕИИя КгЛЕтОКИ фсрМИрОВаНИЕ тЕда йОЗВОЗ)ОЧНрГОХСйаатгНОГС( 2)ОЗ мигрирующий зачаток органы боковой линии а) Схсг4 в) маршрут в пронефрос Рис. 22.85. Ввиграция зачатка боковой линии у зародьгша данно рерио, управлвемая белками 50Г1 и СХСВ4.
Боковая линия образована рядом механочувствительных органов (напоминающих группы сенсорных клеток во внутреннем ухе), которые улавливают движение воды по поверхности рыбы или земноводного. а) Они возникают как группы клеток, закладываемые зачатком, который мигрирует вдоль боковой стороны зародыша от участка на голове и до хвоста, как показана на примере этого 2-дневного зародыша, у которого клетки боковой линии помечены экспрессией зеленого флуоресцентного белка.
б) Клетки зародыша экспрессируют рецептор хемотаксиса СХСВ4, проявленный в данном препарате 1-дневного зародыша посредством гибридизации ю згтц в) Путь, которым они последуют, отмечен экспрессией лиганда 50Р1, проявленного при помощи гибридизации (л яги в другом 1-дневном экземпляре. Боли ли генд отсутствует по нормальному маршруту следования (в результате мутации), то зачаток отступает от своего намеченного маршрута и следует другим путем (более тяготеющим к вентральной стороне), отмеченным другой полосой 50Г1, указывает нормальный путь для другой миграционной структуры — пронефроса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
