Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 442
Текст из файла (страница 442)
(Фотоснимок а любезно предоставлен оамб бг!гпоог; снимки б и в заимствованы из и. В. паук) ет а!., Ргос. Л)ас!. Ясог2 5с!. ГГ54. 99:16297-16302, 2002. С благосклонного разрешения Национальной академии наук США.) проистекающих из отсутствия иннервации кишечника (ввиду значительного расширения ободочиой кишки такое состояние названо «мегакологть). Для выживания зародышевых клеток, предшествеиииц клеток крови и происходящих из нервного гребня пигментных клеток, кажется, необходимо удовлетво рить по крайней мере одно общее для всех них требование.
Оно состоит в наличии траисмембраииого рецептора, иазваииого КЫ, в мембране мигрирующих клеток, и лигаида, назваииого Яее( ~ис(ог (фактор Стила), производимого клетками ткани, через которую кочующие клетки мигрируют, и (или) ткани, которую оии заселят. Иыдивидуумы с мутациями в генах любого из этих белков отличаются недостатками пигментации, нарушениями развития клеток крови и проблемами с образованием половых клеток (рис.
22.86). Рис. 22.86. Эффект мутаций в сенека. И ребенок, и мышонок гетерозиготны по мутации с потерей функции, которая оставляет им только половину нормального количества продукта гена Кгт. 8 обоих случаях пигментация нарушена, потому что пигментные клетки зависят от продукта гена Юг в качестве рецептора фактора выживания. (снимки любезно предоставлены я.А. неьсьгпап и заимствованы из Ргос.
лгогг Ясара 5сь Жв. 88: 10885-10889, 1991. С благосклонного разрешения Матюпа! Асадегпу о1 5с!епсез.) 22.6Л 3. Лево-правая асимметрия тела позвоночного животного обусловлена вволекулярной аснвввлетрней зародьгша на ранннх стаднях развнтия Если судить по внешнему виду, то позвоночные животные обладают двусторонней симметрией, однако многие из их внутренних органов — сердце, желудок, печень и так далее —.
расположены весьма асимметрично. Такая асимметрия хорошо воспроизводима: у 09,9п'"' людей сердце находится слева. Мы уже видели, как зародьпп позвоночного развивает свои внутренние и внешние слои тканей и оси своего тела: передне заднюю и дорсо вентралыгую. По как возникает лево правая асимметрия? Генетические исследования на млекопитающих показывают, что гла проблема может бып разбита на два отдельных вопроса: первый -- о создании асимметрии как таковой, а второй — об ее ориентации.
Известно несколько мутаций, возникающих у человека и у мыши, которые сообщают лево правой оси случайный характер: у 50' мутантных индивидуумов внутренние органы расположены нормальным образом, а другие 50". обладают обращенной анатомией, когда сердце находится справа. По всему видно, что у таких индивидуумов механизм, обусловливаюший различие левой и правой сторон, работает правильно, а механизм, который принимает решение между двумя возможными вариантами ориентации лево-правой оси, ласт сбой.
Первым шагом на пути к основе этих явлений послужило открытие моле кулярных асимметрий, которые предшествую~ первым явным анатомическим асимметриям. Самые ранние признаки обнаружены в картинах экспрессии генов в окрестностях узла — присущего мыши и курице аналога организатора Шпемана, характерного для лягушки. В частности, ген Хог1а1, кодирующий белок член надсемейства ТС Е13, в этой области зкспрессируегся асимметрично (не только у мыши, но также и у курицы, лягушки и данно) (рис.
22.87). Асимметрия экспрессии гена Хос(а1 в ближайшей окрестности узла передается наружу, в результате чего образуется широкая полоса экспрессии гена Хос(а1 в мезодерме по левой (и только 2106 Часть 5. Клетки в контексте их совокупности животного картина протекающих в Гензеновском узелке событий должна быть такой, 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 сперматозоиды были неспособны передвигаться из-за дефекта в молекулах динеина, необходимых для движений ресничек и жгутиков.
Эти мужчины страдали также хроническим бронхитом и синуситом, потому что реснички в их дыхательных путях тоже были дефектны. Что еще более поразило исследователей, у 50;л из них внутренние органы были перевернуты слева направо, так что сердце располагалось справа." Сначала данные результаты казались совершенно необъяснимыми, однако вскоре выяснилось, что подобные эффекты наблюдаются у млекопитающих с иными мутациями, приводящими к появлению дефектных ресничек. Эти наблюдения позволили предположить, что ориентация лево-правой оси тела так или иначе зависит от колебаний ресничек.
Замедленная микрокиносъемка в живом зародыше мыши показывает, что клетки на внутренней поверхности Гензеновского узелка имеют реснички, коптрые колеблются спиральным образом: подобно винтовой резьбе они обладают определенным направлением, и в узле они располагаются в небольшой полости, которая имеет такую форму, что ритмичные движения ресничек движут поток жидкскти к левой стороне узла (см.
рис. 22.87, а). В соответствии с одной из теорий, сигнальные белки, переносимые в этом потоке на левую сторону, обеспечивают смещение картины экспрессии, в зависимости от которого лево-правая ось тела мыши ориентируется тем или иным образом. Другая теория предполагает, что в этой системе, так же как и в некоторых других, реснички служат не только движителями потока жидкости, но также и механорецепторами, которые отвечают на отклонение в распределении сигнальных белков тем, что создают асимметричный поток ионов Саг' через узелок и тем самым влияют на прилегающие к нему ткани. Направление движений ритмичного танца ресиичек отражает лево-правую асимметрию органических молекул, из которых построены все живые существа.
Поэтому весьма вероятно, что она-то и является оригинальным «виновником» право-леной ассиметрии нашей анатомии. Заключение Развитие животного сопровождается грандиозными по своему размаху перемещениями клеток. Так, во время гаструляции клетки с наружной поверхности раннего зародыша перемещаются внутрь, образуют кишечную полость и создают три зародышевых листка — зндодерму, мезодерму и зктодерму,— из которых строятся все высшие животные. У позвоночных свойственные гаструляции движения клеток организуются сигналами, исходящими от организатора Шпемана (дорсальная губа бластопора земноводного, соответствующая Гензеновскому узелку в зародыше курицы или мыши).
Эти сигналы определяют дорсо-вентральную ось тела и управляют конвергентным растяжением, при котором слой клеток, движущийся внутрь тела, удлиняется по оси голова-хвост и одновременно сужается под прямым углом к ней. Активные перемещения з Это заболевание называется синдромом Картатенера. — Прим. ред. 22.7. Мышь 2107 отдельных клеток в ходе их перестановг>к, которые и являются движущей силой конвергентного растяжения, управляются с помощью сигнального пути плоскостной полярности г г1гг1ед>' с>Ь1>еое11ед — ветви сигнального пути Ъ'пс, которая контролирует актиновый цитоскелет. Последующее развитие сопряжено со множеством дальнейших переме>цении клеток.
Часть эктодермы утолщается, свертывается и отделяется, в результате чего образуется нервная трубка и нервный гребень. Пролегакпций по срединной линии тяж специализированных клеток, называемый хордой, удлиняется и формирует центральную ось зародыша. Длинные пласты мезодермь> по обе стороны от хорды последовательно сегментируются на сомиты. Мигрирующие клетки из сомитов и нервного гребня, отрываются от своих первоначальных соседей и путешествуют по зародышу в надежде заселить новь>е участки.
Первичные половые клетки и многие другие мигрирующие клетки направляются по определенным маршрутам с помощью хемотаксиса, зависящего от рецептора СХСЯ4 и его лиганда БУг1. Специфические молекулы клеточной адгезии, такие как кадгерины и интегрины, управляют этими перемещениями клеток и контролируют избирательное связывание клеток друг с другом в пункте назначения.
В конечном счете схема перемещений клеток обусловливается картиной экспрессии генов, которая определяет свойства клеточной поверхности и подвижность клетг>к. Так, формирование сомитов зависит от периодически повторяющейся картины экспрессии генов, которая закладывается в мезодерме с помощью биохимического осциллятора — таймера сегментации — и диктует порядок разбиения клеточных масс на отдельные блоки. Подобным же образом лево-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 зависит от направления биения ресничек на периферии Гензеновского узелка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
