Автореферат (1145741)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиКозин Виталий ВладиславовичРАННИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ И КЛЕТОЧНЫЕ СОБЫТИЯФОРМИРОВАНИЯ МЕЗОДЕРМЫ У НЕРЕИДНЫХ ПОЛИХЕТ03.03.05 – Биология развития, эмбриологияАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата биологических наукСанкт-Петербург – 2017РаботавыполненавФедеральномгосударственномбюджетномобразовательном учреждении высшего образования «Санкт-Петербургскийгосударственный университет» на кафедре эмбриологииНаучный руководитель:Костюченко Роман Петровичкандидатбиологическихнаук,доцент,и.о. заведующего кафедрой эмбриологии, ФГБОУВОСанкт-ПетербургскийгосударственныйуниверситетОфициальные оппоненты:Воронежская Елена Евгеньевнадоктор биологических наук, ведущий научныйсотрудник лаборатории нейробиологии развития,ФГБУН Институт биологии развития имениН.К.

Кольцова РАНЗайцева Ольга Викторовнадоктор биологических наук, доцент, заведующаялабораториейэволюционнойморфологии,ФГБУН Зоологический институт РАНВедущая организация:ФГБОУ ВО Московский государственныйуниверситет имени М.В. ЛомоносоваЗащита состоится «___» __________ 2017 г. в ___ часов на заседаниидиссертационногосоветаД.212.232.12приСанкт-Петербургскомгосударственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург,Университетская наб. 7/9, Санкт-Петербургский государственный университет.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М.ГорькогоСанкт-Петербургского государственного университета и на сайте СПбГУ:https://disser.spbu.ru/files/disser2/disser/ZvVpHX1b9c.pdfАвтореферат разослан «___» __________ 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д.212.232.12,доктор биологических наукЛ.А.

МамонОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность и степень разработанности темы исследования. Сегрегациязародышевых листков и спецификация клеточных линий являются одним изфундаментальных свойств многоклеточных животных. Эти события раннегоразвития во многом предопределяют и будущий план строения в целом и его болеемелкие детали. Богатейший материал эмбриологических описаний на протяжениистолетий служил доказательной базой для эволюционных построений. Поискконкретных механизмов развития, начатый эмбриологами-экспериментаторами, вомногом обеспечил прогресс молекулярной и клеточной биологии прошлого века.Сегодня достижения молекулярно-генетической отрасли биологии делаютвозможным по-новому взглянуть на феномены индивидуального и историческогоразвития живых организмов.

Стало возможным и чрезвычайно востребованнымвсестороннее изучение не только ограниченного числа модельных объектов, но итех групп, в развитии которых существуют уникальные, а зачастую ипарадоксальные закономерности.К группе Spiralia в эмбриологическом понимании относят аннелид,моллюсков, немертин и плоских червей.

В основном все они характеризуютсястереотипным паттерном дробления с ранней сегрегацией зародышевых листков иклеточных линий, что внешне проявляется телобластическим способомформирования различных зачатков, в том числе и мезодермы. Потрясающийконсерватизм развития спиралий состоит в гомологии расположения и судьбымногих бластомеров у зародышей дальнеродственных животных. Вместе с тем, наболее поздних стадиях развития в ряду Spiralia наблюдается большое разнообразие,от паренхиматозных планарий с ресничной локомоцией до раковинных моллюсков,обладающих поперечнополосатыми мышцами. Даже в пределах типа Annelidaразвитие может включать стадию свободноживущей личинки трохофоры,превращающейся в процессе метаморфоза в ювенильного червя (как это происходиту “Polychaeta”) или быть прямым, когда из яйцевых оболочек вылупляется молодойчервь, а не личинка (как у олигохет и пиявок – представителей Clitellata).

Какобъяснить это противоречивое сочетание внешне единообразного высокодетерминативного эмбриогенеза и разительно отличающихся взрослых форм?Решать этот актуальнейший вопрос следует не только на морфологическом иклеточном уровне, но и с привлечением современных молекулярно-генетических ифункциональных методов анализа развития.Spiralia (в современной макрофилогении – синоним клады Lophotrochozoa)являются крупнейшей, но до сих пор скудно изученной в генетическом аспектеветвью Bilateria. Важнейшим эволюционным приобретением раннего развитиятрехслойных (=Bilateria) было обособление отдельного мезодермального листка.Молекулярной основой этой инновации считают вычленение миогенных факторовиз общей мезэнтодермальной программы, приобретение ими самостоятельности исамодостаточности с последующей дивергенцией сложившейся мезодермальнойгенной регуляторной сети (Martindale, 2005; Козин, Костюченко, 2016).

Какэволюционно более молодой, мезодермальный листок имеет наибольшуювариабельность в механизмах своего формирования в разных филогенетическихлиниях. Популярно мнение о том, что появление мезодермы в эмбриогенезе Bilateria3во многом обеспечило взрывообразный рост числа планов строения тела в раннемкембрии (Martindale et al., 2004; Burton, 2008).

Вместе с тем, такие принципиальныевопросы, как клеточные и молекулярные механизмы формирования мезодермы вэмбриогенезе и постларвальном развитии (при метаморфозе и регенерации) многихживотных, пока не нашли решения. Тем важнее становится комплексноесравнительное изучение развития именно мезодермы, что должно приблизить кпониманию путей эволюции и создания современного биоразнообразия.Клеткой-родоначальницейтуловищноймезодермы(энтомезодермы)большинства спиралий является второй соматобласт – 4d. В результате равногоделения 4d образуются два мезотелобласта, при пролиферации которых появляютсябилатерально-симметричные мезодермальные полоски (МП). В основном,представления о характере пролиферации и формообразования энтомезодермыспиралий основываются на описаниях небольшого числа объектов с экстраполяциейна всю группу, что нельзя признать обоснованным в современных реалиях.

Впоследние годы, с целью определения степени эволюционного консерватизмаразвития мезодермы, были детально изучены клеточные линии энтомезодермы унекоторых аннелид (Helobdella, Tubifex, Capitella, Platynereis) и моллюсков(Ilyanassa, Crepidula) (Rabinowitz et al., 2008; Meyer et al., 2010; Gline et al., 2011;Lyons et al., 2012; Fischer, Arendt, 2013). Эти работы сделали еще более явнымиразличия в раннем развитии мезодермы данных видов. Оказалось, что классическиепредставления, изложенные в учебных руководствах, несводимы и неприложимы кбольшинству известных к сегодняшнему дню паттернов развития.Кроме выяснения судьбы клеточных клонов и картирования зародышейSpiralia, в настоящий момент первостепенной задачей является идентификацияконкретных участников программ развития, обеспечивающих спецификацию ипоследующее паттернирование зародышевых листков.

Благодаря ряду разрозненныхисследований, в производных энтомезодермы – МП трохофоры – у моллюсковHaliotis и Ilyanassa была обнаружена дифференциальная экспрессия генов Mox,Nanos, Vasa, PL10 (Hinman, Degnan, 2002; Rabinowitz et al., 2008; Kranz et al., 2010),у полихеты Capitella – гомологов Twist, Hairy, Evx, Runx (Dill et al., 2007; Thamm,Seaver, 2008; Seaver et al., 2012), равно как Nanos и Vasa (Dill, Seaver, 2008). Большоевнимание уделяется возможному участию MAP-киназного сигналинга иканонического Wnt/β-катенинового пути в раннем развитии бластомеров смезодермальной судьбой (Lambert, Nagy, 2001; Henry, 2014).

Подобные пионерныеисследования очертили круг возможных молекулярных участников мезодермальнойгенной регуляторной сети у представителей Spiralia. Однако определенныхзакономерностей и очевидных гомологий пока выявить не удается, а поройпротиворечивость данных делает картину раннего развития спиралий еще болеезапутанной, чем казалось ранее. Очевидно, такая ситуация требуетцеленаправленного сравнительного изучения конкретных аспектов развития на рядеродственных объектов и более тщательный подбор новых модельных организмов.Одной из успешно разрабатываемых моделей среди Spiralia являютсянереидные полихеты (сем.

Nereididae), которые дошли до наших дней вотносительно малоизмененном состоянии и обладают множеством древнихпризнаков. Консервативными признаками, унаследованными от общего предка4билатеральных животных, принято считать раннекембрийское происхождение,обитание в морской среде, план строения сегментированного тела, амфистомию,определенный набор семейств генов, соотношение паттернов их экспрессии и рядособенностей организации генома.

Нереид часто называют “живыми ископаемыми”,подчеркивая их преимущества над эволюционно продвинутыми, но тщательнопроработанными в методическом плане модельными объектами – дрозофилой иCaenorhabditis elegans, которые независимо утратили некоторые древние признаки,сохранившиеся в измененном состоянии даже у позвоночных. Такая ситуацияделает нереид более предпочтительным объектом для изучения в сравнительномаспекте.

В этой связи относительно хорошо разработанными объектами средиполихет стали нереиды Platynereis dumerilii, Alitta virens (ранее – Nereis virens),Neanthes arenaceodentata (Fischer, Dorresteijn, 2004; Kulakova et al., 2007; Winchell etal., 2010). Для них созданы протоколы искусственного оплодотворения и получениякультур развития, а также адаптированы современные методы выявленияспецифических белков и мРНК у зародышей. На P. dumerilii в последние годыначали применять технологии трансгенеза и мутационного анализа, которыеестественно нуждаются в дальнейшем совершенствовании.

Эти обстоятельства, атакже успешный многолетний опыт работы кафедры эмбриологии ЛГУ/СПбГУ нанереидах предопределил выбор объектов данного исследования.Цель работы – выявить клеточные и молекулярные основы развитиямезодермы у Spiralia на примере нереидных полихет Alitta virens и Platynereisdumerilii.Задачи:1.

Идентифицировать у нереид и описать структурно-функциональную организациюконсервативных генов, участвующих в развитии мезодермы (гомологи Twist, Mox,Evx, Vasa, PL10, Piwi).2. Изучить пространственно-временную экспрессию выделенных генов.3. Подобрать для нереид новые методы прижизненного и функционального анализагенов интереса для дальнейшего изучения их роли в развитии мезодермы.4. Раскрыть возможную роль MAP-киназного сигналинга в спецификации иморфогенезе мезодермы.Научная новизна. Работа выполнена с привлечением широчайшего спектрасовременных методик, с совершенствованием и проверкой новых техническихприемов. Комплексный анализ проблемы достигнут сочетанием описательныхморфологических, молекулярно-генетических и функциональных подходов.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации