Диссертация (1145638), страница 3
Текст из файла (страница 3)
melanogaster на различных стадиях развития; проведён микроскопический анализпрепаратов, полученных в результате иммуногистохимической окраски органов, а такжепрепаратов парафиновых срезов голов имаго; проведён компьютерный анализ полученныхизображенийистатистическаяобработкарезультатов.Соискательпринималанепосредственное участие в планировании экспериментальной работы и подготовке научныхпубликаций по результатам исследований.Положения, выносимые на защиту1.Присутствие белка SBR12 оказывает доминантно-негативное влияние на поведениегетерозиготных самцов D. melanogaster и формирование у них определенных нервныхцентров;2.БелокSBRвсоставетранспортныхнейрональныхРНП-гранулучаствуетвцитоплазматическом транспорте определенных мРНК-мишеней;3.Ген sbr важен для роста и навигации аксонов ряда нейронов, что необходимо длякорректного формирования соответствующих нервных центров мозга D.
melanogaster.Степень достоверности и апробация результатовПо материалам работы опубликованы следующие статьи:1.Mamon L.A., Ginanova V.R., Kliver S.F., Yakimova A.O., Atsapkina A.A., Golubkova E.V.2017. RNA-binding proteins of the NXF (nuclear export factor) family and their connectionwith the cytoskeleton. Cytoskeleton (Hoboken). No.
4, p. 161-169. doi: 10.1002/cm.213622.Yakimova, A.O., Pugacheva, O.M., Golubkova, E.V., Mamon L.A. Yakimova AO, PugachevaOM, Golubkova EV, Mamon LA. 2016. Cytoplasmic localization of SBR (Dm NXF1) proteinand its zonal distribution in the ganglia of Drosophila melanogaster larvae. Invert Neurosci.16(3): 9.
doi: 10.1007/s10158-016-0192-53.Mamon L.A., Kliver S.F., Prosovskaya A.O., Ginanova V.R., Golubkova Ye.V. 2014. Theintron-containing transcript: an evolutionarily conserved characteristic of the genes orthologousto nxf1 (nuclear export factor 1). Russian Journal of Genetics: Applied Research, Vol. 4, No. 5,pp. 434–443. doi: 10.1134/S2079059714050104 (версия на русском языке – Мамон Л.А.,Кливер С.Ф., Просовская А.О., Гинанова В.Р., Голубкова Е.В.
2013. Интронсодержащий транскрипт - эволюционно-консервативная особенность генов-ортологов14nxf1(nuclearexportfactor).Экологическаягенетика№11(3),с.3-13.doi:10.17816/ecogen1133-13).4.Golubkova E., Mamon L., Nikulina A., Merezhko M., Ginanova V. and Evgen’ev M. 2012.The Evolutionarily Conserved Family of Nuclear Export Factor (NXF) in DrosophilaMelanogaster. Drosophila Melanogaster: Life Cycle, Genetics. Nova Biomedical Books, NewYork, p.
63-82.Результаты, изложенные в работе, были представлены в виде докладов (устных ипостерных): на Всероссийской конференции с международным участием «50 лет ВОГиС:успехи и перспективы» (Москва, 8-10 ноября 2016), на 19-й Международной Пущинскойшколе-конференции молодых ученых «БИОЛОГИЯ – НАУКА ХХI ВЕКА» (Пущино, Россия,20 – 24 апреля 2015 г.), на VI Съезде ВОГиС (Ростов-на-Дону, Россия, 15 – 20 июня 2014 г.), наThe FEBS-EMBO 2014 Conference (Paris, France, 30 августа – 4 сентября 2014 г.), на EMBO |EMBL Symposia: The Complex Life of mRNA (Heidelberg, Germany, 5 – 8 октября 2014 г.), наВсероссийскойконференциисмеждународнымучастием«Эмбриональноеразвитие,морфогенез и эволюция». К 135-летию со дня рождения П.П.Иванова (Санкт-Петербург, 22 - 24октября 2013 г.), на 8-м Международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука длямедицины и психологии» (Украина, Крым, г. Судак, 2-12 июня 2012 г.), на Cold Spring HarborAsia Conference «RNA Biology» (Suzhou, China, 8 – 12 октября 2012 г.).Материалы диссертации легли в основу проекта, выполненного под руководствомсоискателя и получившего финансирование по результатам конкурса грантов РФФИ длямолодых учёных (грант РФФИ № 14-04-32224 «Исследование влияния нарушения функциигена Dm nxf1 на развитие и функционирование нервной системы у Drosophila melanogaster»,2014-2015 г.
– руководитель А.О. Просовская), а также в основу проектов, поддержанныхгрантами (МинОбрНауки РФ: НШ-5115.2014.4 от: 03/02/2014, 8045 от: 20/07/2012 –руководитель С.Г. Инге-Вечтомов; РФФИ: 12-04-0934а от: 15/04/2012 – руководитель Л.А.Мамон), в которых соискатель был исполнителем.Все результаты экспериментов были подтверждены независимыми биологическими иинструментальными повторениями.151 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ1.1От эмбриона до имаго: особенности строения и морфогенеза мозга и глаз уD. melanogasterНейрогенез у дрозофилы – сложный и динамичный процесс, проходящий в 2 этапа.Первый этап реализуется на стадии эмбриогенеза, второй начинается в период личиночногоразвития и продолжается вплоть до вылупления взрослой особи из куколки. Оба этих этапакрайне важны для формирования зрелого мозга имаго.
Отдельно можно выделитьформирование сложных фасеточных глаз у D. melanogaster: каждый глаз образуется из клетокглазной части соответствующего глазо-антеннальгого имагинального диска (ГАИД). КаждыйГАИД непосредственно связан с мозгом: аксоны закладывающихся зрительных нейроновврастают в зрительные доли мозга, формируя в структуру важнейшего нервного центразрительных долей – медуллы.1.1.1 Формирование мозга у D. melanogaster в эмбриогенезеФормирование мозга у D. melanogaster начинается на восьмой стадии эмбриогенеза сделаминации нейробластов (НБ) из вентральной нейроэктодермы (НЭ) внутрь эмбриона (Doe,1992, Рис.
1а). Образующиеся НБ формируют сегментированный клеточный слой между экто- имезодермойэмбриона.Каждомусегментуэмбрионасоответствуетсвойнейромер,образованный нейробластами. (Doe, 1992; Hartenstein et al., 2008). Каждый нейробласт имеетсобственные уникальные время и место, а также характеризуется специфическим набороммолекулярных маркеров, определяющих его дальнейшую судьбу (Doe, 1992; Urbach andTechnau, 2003). Уникальность каждого нейробласта в дальнейшем проявляется в образованииим специфичной клеточной линии дочерних клеток определенных типов (Bossing et al., 1996;Schmidt et al., 1997).Нейробласты характеризуются апико-базальной полярностью и делятся асимметрично,причем каждый НБ претерпевает определенное количество делений.
Ориентация веретенаделения НБ вдоль апико-базальной оси эмбриона и последующее попадание детерминантклеточной судьбы в одну из дочерних клеток обеспечиваются комплексом белков,располагающихся в апикальном кортексе нейробласта (Рис. 1б). После каждого деления одна издочерних клеток остаётся нейробластом, вторая – становится ганглиолярной материнскойклеткой, ГМК (Egger et al., 2008).16Рисунок 1. Факторы, определяющие судьбу НБ и ГМК. А.
Нейробласты уносят с собой веськомплекс детерминант клеточной судьбы при уходе из эпителиального пласта клеток. Показанадинамика распределения детерминант клеточной судьбы при делении нейробластов. Б. Основныефункции различных апикальных путей. Путь Insc/Par имеет решающее значение длялокализации детерминант клеточной судьбы, тогда как пути Insc/Pins/Gαi и Insc/Loco/Gαiнеобходимы для ориентации митотического веретена. Loco вместе с гетеротримерными Gбелками также участвует в контроле асимметрии размера клеток (по: Egger et al., 2008).Дочерние ГМК различных НБ в дальнейшем могут делиться как симметрично (образуя 2нейрона или 2 глиальные клетки), так и асимметрично – образуя клетки обоих типов.Переключение программы развития может происходить как на уровне НБ, так и на уровнеГМК. На Рис.
2 показаны варианты таких делений на примере нейробластов вентральногонервного ствола: торакального NB6-4t и абдоминального NB1-1a (Egger et al., 2008, Рис. 2а).Одним из важнейших регуляторов переключения программы развития НБ на глиогенезявляется транскрипционный фактор glial cells missing/glial cells deficient (gcm/glide). Активацияgcm-чувствительных генов направляет клетку на глиальный путь развития (Giesen et al., 1997;Egger et al., 2008).НБ порождают потомков различных типов в строго определенном порядке. Этот порядокявляется стереотипным в различных линиях клеток. Дальнейшая судьба каждого потомка17зависит от порядка его рождения, и определяется экспрессией ряда генов, отвечающих завременнýю специфичность (temporal identity) НБ.
Экспрессия этих генов запускается в строгоопределенной последовательности и зависит от числа предшествующих делений НБ (Рис. 2б;Egger et al., 2008; Li et al., 2013a). Каждая ГМК и ее дочерние клетки поддерживаютэкспрессию того фактора, который присутствовал в нейробласте в момент появленияконкретной ГМК (Brody and Odenwald, 2000; Isshiki et al., 2001; Egger et al., 2008; Li et al.,2013 a,b). Гены временной специфичности кодируют транскрипционные факторы, которые вкомбинации с другими молекулярными маркерами, определяющими уникальность каждогонейробласта и специфичность его потомков, активируют в каждом конкретном потомкекаждого конкретного НБ соответствующую программу развития (Karcavich, 2005; Isshiki et al.,2001).
Результатом является появление всего многообразия нейронов и глиальных клетокразличных типов, которые, по мере развития мозга, формируют функциональные связи междусобой и образуют целостный функционально активный мозг.Рисунок 2. Детерминация клеточной судьбы потомства НБ. А. Варианты образования потомков НБна примере торакального нейробласта NB6-4t и абдоминального нейробласта NB1-1a. Б. Определениевременной спецификации потомков НБ.
По мере осуществления делений, в НБ запускаетсяпоследовательная экспрессия генов, кодирующих транскрипционные факторы. Дочерние ГМК и ихпотомки поддерживают экспрессию соответствующих генов. В формирующемся кортексе мозгапотомки НБ удалены от него тем дальше, чем раньше они появились (по Egger et al., 2008).18Параллельно с формированием мозга, начиная с 11 стадии эмбриогенеза, происходит егоотделение от эктодермы: клетки на внутренней поверхности эпидермиса эмбрионаподвергаются апоптозу (Рис.
3).На стадиях 12-13 обособление становится очевидным:появляются пробелы между эпидермисом и развивающимся вентральным нервным стволом(ВНС). Разделение ЦНС и эпидермиса полностью завершается к концу стадии 14 эмбриогенеза.Далее ЦНС подвергается конденсации, что ведет к формированию личиночного мозгахарактерной формы, отделённого от вентрального эпидермиса (Page and Olofsson, 2008).Рисунок 3. Обособление и конденсация вентрального нервного ствола. Эмбрионы D. melanogasterна различных стадиях развития, окраска anti-Elav - детекция ядер нейральных клеток (левый столбик),окраска anti-Caspase - детекция апоптоза (по: Page and Olofsson, 2008).Нейробласты, делящиеся в период эмбриогенеза, принято называть первичными.Последние деления первичных нейробластов происходят в эмбриогенезе на стадиях 14-15,затем некоторые НБ подвергаются апоптозу, а остальные уменьшаются в размерах и становятсямитотически неактивными.
(Truman and Bate, 1988; Prokop and Technau, 1991; Hartenstein et al.,2008). Исключением являются 4 нейробласта грибовидного тела и один из передних базальныхнейробластов (basal anterior neuroblasts, BA-neuroblasts) в каждом полушарии, которыепродолжают активно делиться вплоть до вылупления личинки из яйца и далее (Truman and Bate,1988; Ito and Hotta, 1992; Hartenstein et al., 2008).191.1.2 Структура ЦНС и нейрогенез в личиночном периоде развития у D.melanogasterCформированная в период эмбриогенеза ЦНС личинки первого возраста имеетхарактерную форму: маленькие полушария мозга и длинный ВНС. По мере роста личинкименяется морфология и внутренняя структура отделов ЦНС, а ко времени выхода имаго изкуколки ЦНС приобретает специфическую для взрослого насекомого форму (Рис. 4А)Рисунок 4.
Развитие ЦНС D. melanogaster. А. Преобразование ЦНС от эмбриона до имаго: первичныелинии клеток показаны сиреневым, вторичные – желтым; Б. Схема строения полушария мозга личинкипервого возраста; В. Схема строения полушария мозга личинки третьего возраста.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
