Диссертация (1145742)
Текст из файла
Санкт-Петербургский государственный университетНа правах рукописиКозин Виталий ВладиславовичРАННИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ И КЛЕТОЧНЫЕ СОБЫТИЯ ФОРМИРОВАНИЯМЕЗОДЕРМЫ У НЕРЕИДНЫХ ПОЛИХЕТ03.03.05 – Биология развития, эмбриологияДиссертацияна соискание ученой степеникандидата биологических наукНаучный руководительк.б.н., доцентКостюченко Роман ПетровичСанкт-Петербург – 2017ОГЛАВЛЕНИЕВведение.................................................................................................................................... 4Глава 1.
Обзор литературы .................................................................................................... 131.1. Формирование мезодермальных производных в индивидуальном иисторическом развитии ...................................................................................................... 141.1.1. Зародышевые листки и гаструляция....................................................................
141.1.2. Появление мезодермы в ходе эволюции ........................................................... 161.1.3. Молекулярные механизмы миогенной дифференцировки ............................. 201.1.4. bHLH транскрипционный фактор Twist................................................................ 251.1.5.
Гомеодоменный транскрипционный фактор Mox ............................................. 391.2. Развитие мезодермы у Spiralia ................................................................................... 451.2.1. Клеточные линии и морфогенез мезодермы .....................................................
451.2.2. Соматобласт 4d и организатор у Spiralia ............................................................. 501.2.3. Экспрессия молекулярно-генетических маркеров – возможныхдетерминантов развития мезодермы аннелид и моллюсков .................................... 531.3.
Краткий обзор развития полихет как модельных объектов .................................... 59Глава 2. Материалы и методы ............................................................................................... 682.1. Использованная техника и материалы ...................................................................... 682.2. Манипуляции с живыми объектами .......................................................................... 702.3. Молекулярно-биологические методы .......................................................................
712.4. Анализ локализации белков и нуклеиновых кислот ................................................ 87Глава 3. Результаты ................................................................................................................. 913.1. Анализ структурно-функциональной организации и экспрессии геновинтереса ............................................................................................................................... 913.1.1. Twist ........................................................................................................................
933.1.2. Mox ........................................................................................................................ 1003.1.3. Evx ......................................................................................................................... 10223.1.4. Vasa и PL10 ........................................................................................................... 1063.1.5.
Piwi ........................................................................................................................ 1113.2. Разработка генетических методов прижизненного и функциональногоанализа ............................................................................................................................... 1143.2.1.
Трансгенез на основе транспозона Mos1.......................................................... 1143.2.2. Трансгенез на основе рекомбинантной BAC .................................................... 1183.2.3. Мутагенез с помощью нуклеаз TALEN ...............................................................
1223.3. Активность MAP-киназного сигналинга в эмбриогенезе ....................................... 1273.3.1. Выявление компонентов каскада MAP-киназ .................................................. 1273.3.2. Ингибиторный анализ ......................................................................................... 131Глава 4. Обсуждение результатов .......................................................................................
1354.1. Молекулярные регуляторы развития мезодермы нереид и используемыеметодические подходы для их анализа .......................................................................... 1354.2. Ранняя экспрессия Twist в мезодермальных бластомерах .................................... 1394.3. Молекулярное паттернирование мезодермы в ходе ларвального развития ...... 1424.4. Роль МАР-киназного сигналинга в формировании мезодермы ........................... 152Выводы ..................................................................................................................................
158Благодарности ....................................................................................................................... 159Литература............................................................................................................................. 1613ВведениеАктуальность и степень разработанности темы исследованияСегрегация зародышевых листков и спецификация клеточных линий являютсяодним из фундаментальных 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 делают возможнымпо-новому взглянуть на феномены индивидуального и исторического развития живыхорганизмов. Стало возможным и чрезвычайно востребованным всестороннее изучениене только ограниченного числа модельных объектов, но и тех групп, в развитиикоторых существуют уникальные, а зачастую и парадоксальные закономерности.К группе Spiralia в эмбриологическом понимании относят аннелид, моллюсков,немертин и плоских червей.
В основном все они характеризуются стереотипнымпаттерном дробления с ранней сегрегацией зародышевых листков и клеточных линий,что внешне проявляется телобластическим способом формирования различныхзачатков, в том числе и мезодермы. Потрясающий консерватизм развития спиралийсостоит в гомологии расположения и судьбы многих бластомеров у зародышейдальнеродственных животных. Вместе с тем, на более поздних стадиях развития в рядуSpiralia наблюдается большое разнообразие, от паренхиматозных планарий сресничнойлокомоциейдораковинныхмоллюсков,обладающихпоперечнополосатыми мышцами. Даже в пределах типа Annelida развитие можетвключать стадию свободноживущей личинки трохофоры, превращающейся в процессеметаморфоза в ювенильного червя (как это происходит у “Polychaeta”) или бытьпрямым, когда из яйцевых оболочек вылупляется молодой червь, а не личинка (как уолигохет и пиявок – представителей Clitellata). Как объяснить это противоречивоесочетание внешне единообразного высоко детерминативного эмбриогенеза иразительно отличающихся взрослых форм? Решать этот актуальнейший вопрос следуетне только на морфологическом и клеточном уровне, но и с привлечением современныхмолекулярно-генетических и функциональных методов анализа развития.4Spiralia (в современной макрофилогении – синоним клады Lophotrochozoa)являются крупнейшей, но до сих пор скудно изученной в генетическом аспекте ветвьюBilateria.
Важнейшим эволюционным приобретением раннего развития трехслойных(=Bilateria) было обособление отдельного мезодермального листка. Молекулярнойосновой этой инновации считают вычленение миогенных факторов из общеймезэнтодермальнойпрограммы,приобретениеимисамостоятельностиисамодостаточности с последующей дивергенцией сложившейся мезодермальнойгенной регуляторной сети (Martindale, 2005; Козин, Костюченко, 2016). Какэволюционноболеемолодой,мезодермальныйлистокимеетнаибольшуювариабельность в механизмах своего формирования в разных филогенетическихлиниях. Популярно мнение о том, что появление мезодермы в эмбриогенезе Bilateriaво 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,поканенашлирешения.Темважнеестановитсякомплексноесравнительное 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.
В основном, представления охарактерепролиферациииформообразованияэнтомезодермыспиралийосновываются на описаниях небольшого числа объектов с экстраполяцией на всюгруппу, что нельзя признать обоснованным в современных реалиях. В последние годы,с целью определения степени эволюционного консерватизма развития мезодермы,были детально изучены клеточные линии энтомезодермы у некоторых аннелид(Helobdella, Tubifex, Capitella, Platynereis) и моллюсков (Ilyanassa, Crepidula) (Rabinowitzet al., 2008; Meyer et al., 2010; Gline et al., 2011; Lyons et al., 2012; Fischer, Arendt, 2013).Эти работы сделали еще более явными различия в раннем развитии мезодермыданных видов. Оказалось, что классические представления, изложенные в учебныхруководствах, несводимы и неприложимы к большинству известных к сегодняшнемудню паттернов развития.5Кроме выяснения судьбы клеточных клонов и картирования зародышей Spiralia,в настоящий момент первостепенной задачей является идентификация конкретныхучастников программ развития, обеспечивающих спецификацию и последующеепаттернирование зародышевых листков.
Благодаря ряду разрозненных исследований,в производных энтомезодермы – мезодермальных полосках 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 полихетыCapitella – гомологов Twist, Hairy, Evx, Runx (Dill et al., 2007; Thamm, Seaver, 2008; Seaveret al., 2012), равно как Nanos и Vasa (Dill, Seaver, 2008). Большое внимание уделяетсявозможному участию MAP-киназного сигналинга и канонического Wnt/β-катениновогопути в раннем развитии бластомеров с мезодермальной судьбой (Lambert, Nagy, 2001;Henry, 2014). Подобные пионерные исследования очертили круг возможныхмолекулярныхучастниковмезодермальнойгеннойрегуляторнойсетиупредставителей Spiralia.
Однако определенных закономерностей и очевидныхгомологий пока выявить не удается, а порой противоречивость данных делает картинураннего развития спиралий еще более запутанной, чем казалось ранее. Очевидно,такая ситуация требует целенаправленного сравнительного изучения конкретныхаспектов развития на ряде родственных объектов и более тщательный подбор новыхмодельных организмов.Одной из успешно разрабатываемых моделей среди Spiralia являютсянереидные полихеты (сем. Nereididae), которые дошли до наших дней в относительномалоизмененномсостояниииобладаютмножествомдревнихпризнаков.Консервативными признаками, унаследованными от общего предка билатеральныхживотных, принято считать раннекембрийское происхождение, обитание в морскойсреде, план строения сегментированного тела, амфистомию, определенный наборсемейств генов, соотношение паттернов их экспрессии и ряд особенностейорганизации генома.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
