Диссертация (1145742), страница 29
Текст из файла (страница 29)
До настоящего моментамезодермальная тканеспецифичность Mox и PL10 у спиралий была известна лишь длягастропод (Hinman, Degnan, 2002; Kranz et al., 2010). Экспрессия Evx и Piwi в ларвальноймезодерме не была установлена ранее для эррантных полихет. Наши данныепозволяют по-новому взглянуть на мезодермальную программу развития аннелид и ееэволюционную историю.Согласноимеющимсяданным,начинаясостадиигаструлы,энтомезодермальные производные соматобласта 4d обнаруживают у нереиддинамично меняющийся во времени молекулярный профиль.
У зародышей A. virensнаблюдается последовательная активация экспрессии Avi-twist, Avi-evx, Avi-vasa, Avipl10, Avi-piwi1, Avi-piwi2 и, наконец, Avi-mox в развивающихся МП. На стадияхпротрохофоры–раннейтрохофорытранскриптывсехизученныхгеновдифференциально распределены в пределах частично перекрывающихся доменов.ДляAvi-twistиAvi-moxхарактернаисключительномезодермальнаятканеспецифичность, тогда как остальные гены интереса проявляют свою активностьеще и в эктодермальных зачатках. Наблюдаемая картина сложного сочетаниямезодермальных доменов экспрессии должна отражать раннюю гетерогенностьнедифференцированных МП.
По-видимому, этот дифференциальный молекулярныйстатус различных областей МП является основой для дальнейшей сегрегации144мезодермальных линий у более зрелых личинок. И действительно, у средних трохофорперекрывание доменов экспрессии становится значительно меньше, а у раннихметатрохофор паттерны активности гомологов Twist, Mox, Evx и вовсе не пересекаютсяв пределах энтомезодермы. Несколько иначе происходит индивидуализацияпаттернов экспрессии гомологов Vasa, PL10, Piwi: к стадии ранней метатрохофорыуровень их активности заметно снижается; встречно направленные вдоль МПградиенты экспрессии Avi-piwi1 (переднезадний) и Avi-vasa (заднепередний) затухают;появляются признаки метамерности сигнала с его наибольшей интенсивностью вдоменах, частично или полностью повторяющих экспрессию Avi-twist.Таким образом, очевидно, что динамика экспрессии избранных генов интересаотражает прогрессивную детерминацию различных мезодермальных зачатков.
Этапространственная неоднородность вдоль переднезадней оси МП может бытьпродемонстрирована экспрессией Avi-piwi1 и Avi-vasa. Различная судьба клеток МПвдоль дорсовентральной оси, вероятно, обуславливается размежеванием областейактивностиAvi-twist(экспрессируетсявлатеральнорасположенныхзачаткахпараподиальных мышц) и Avi-mox (преобладает на вентральной стороне на местеразвития косых мышц и/или целомических мешков). Весьма похожий переход отперекрывающихся к неперекрывающимся паттернам экспрессии Twist и Moxпроисходит в развитии ланцетника (Yasui et al., 1998; Minguillón, Garcia-Fernàndez, 2002)и брахиоподы (Passamaneck et al., 2015).
У морского ежа, по-видимому, аналогичныйпроцесс сегрегации мезодермальных зачатков начинается уже на стадии раннейгаструлы (Andrikou et al., 2013). Примечательно, что специфичность регуляторныхгенов-участников у зародышей иглокожих мало сопоставима с тем, что наблюдается успиралий (к примеру, транскрипты Twist выявляются в целомических мешках, а Mox ивовсенеэкспрессируетсявмезодерме).Следовательно,созданиетаксон-специфичного набора мезодермальных зачатков могло идти независимо в разныхфилогенетических линиях с привлечением различных управляющих генов.
Однако вцелом среди этих регуляторных генов прослеживается определенное единообразие:одни и те же мезодермальные факторы зачастую используются дальнеродственнымиорганизмами. При этом максимальное сходство специфичности наблюдается сразупосле обособления мезодермы (во время гаструляции) и при сравнении наиболеемедленно эволюционировавших, т.е. наиболее древних, таксонов (антозои среди145книдарий, эррантные полихеты среди аннелид, головохордовые среди хордовых ит.д.).Хотяконкретныемолекулярныемеханизмыспецификацииразличныхмезодермальных клеточных типов у Spiralia пока далеки от понимания, помимовыявленных нами и других известных молекулярных маркеров важным компонентомсети должны быть системы межклеточной сигнализации.
Именно с помощьюсигналинга в пределах МП может быть создан набор неповторимых регуляторныхсостояний, ответственных за дифференцировку разных мезодермальных производных.Описанные нами паттерны являются и отражением и причиной возникновенияуникальных последовательных состояний клеток.Сравнение паттернов активности изученных здесь гомологов Twist, Mox, Vasa,PL10 и Piwi у нереид и других представителей Spiralia (разделы 1.1.4, 1.1.5, 1.2.3)приводит к выводу, что эти гены являются консервативными участникамимезодермальной генетической регуляторной сети.
Обширные данные о роли семействTwist и Mox в развитии животных говорят о том, что они стали управлятьформированием мезодермы со времен ее появления. Анцестральный паттернэкспрессии Twist и Mox вокруг бластопора, обнаруженный у книдарий, следуетпризнатьважнойпредпосылкойзакладкимезодермывэтойобласти.Циркумбластопоральная экспрессия Twist сохранилась в раннем развитии многихживотных из всех трех основных ветвей Bilateria: у Spiralia (=Lophotrochozoa) – нереидаA. virens (Kozin et al., 2016), брахиопода Terebratalia transversa (Passamaneck et al., 2015),у Ecdysozoa – дрозофила (Leptin, 1991), жук Tribolium castaneum (Sommer, Tautz, 1994;Handel et al., 2005), у Deuterostomia – ланцетник (Yasui et al., 1998). Обычно Moxактивируется наболеепродвинутыхпостгаструляционныхстадиях,маркируяобширные клеточные территории.
Материнская экспрессия Mox с последующимизбирательным наследованием продуктов гена не была показана ни для одногоизученного объекта. Зиготическая экспрессия Avi-twist и Avi-mox у ранних личинокпроявляет большую степень сходства, будучи локализованной в гипосфере вокругобласти стомодеума (заместившего бластопор).Спереди и по бокам от материала передней кишки – стомодеальной пластинки– располагаются эктомезодермальные клетки, экспрессирующие Avi-twist, Avi-mox, Avivasa, Avi-pl10, Avi-piwi1, Avi-piwi2. По большей части эктомезодермальные доменыэкспрессии этих генов значительно перекрываются или вовсе идентичны на146проанализированных стадиях. Несколько позже остальных генов проявляетсяактивность Avi-mox.
Тот факт, что специфичность выявленных мезодермальныхмаркеров (за исключением Avi-evx) распространяется как на энто-, так и наэктомезодерму, говорит о высокой степени сходства молекулярного статуса этихзачатков. И у большинства других Spiralia (а именно, у полихет, планарии ибрахиоподы) гомологи Twist экспрессируются и в ассоциированной с передней кишкойэктомезодерме, и в мезодерме туловища (Dill et al., 2007; Martín-Durán et al., 2010;Pfeifer et al., 2013; Passamaneck et al., 2015).
Стало быть, существующее подразделениемезодермы спиралий, вероятнее всего, – вторично приобретенный признак, связанныйс разделением функций частей тела вдоль переднезадней оси. Эктомезодерма, т.е.передняя (головная) часть мезодермы, специализировалась в ходе эволюции напроизводство мышц головы и глотки, а энтомезодерма – задний (туловищный) доменмезодермы – обеспечивал построение локомоторной мускулатуры и целомов.ПримечательнымдляTwistгастроподPatellaиCrepidulaявляетсяисключительно эктомезодермальная экспрессия (Nederbragt et al., 2002; Perry et al.,2015). Вероятно, отсутствие энтомезодермальной активности здесь связано с сильноймодификацией мышечной системы тела моллюсков.
С другой стороны, гомолог Twistбрахиоподы Terebratalia, как и в случае полихет, экспрессируется на позднихличиночныхстадияхвклетках,ассоциированныхсхетоноснымимешками(Passamaneck et al., 2015). Это обстоятельство и представления о хитиновых щетинках,как о синапоморфии клады Spiralia, позволяют предположить для Twist спиралийналичие консервативной роли в паттернировании особых, связанных с хетами, мышц,обеспечивающих локомоцию планктонных личинок (Козин и др., 2016; Kozin et al.,2016).Проанализированные в нашей работе гомологи Vasa, PL10 и Piwi проявилидостаточноширокуютканеспецифичность,включающуюрядмезодермальныхпроизводных. В целом это согласуется с результатами, полученными на другихспиралиях (см.
раздел 1.2.3). У широко спектра животных гены GMP чрезвычайноважны для развития первичных половых и стволовых клеток, поддерживая ихнедифференцированное состояние. Наши данные не позволяют считать Vasa, PL10 иPiwi у A. virens исключительно маркерами ППК, хотя их экспрессия в предполагаемойпопуляции этих клеток (вторичном мезобласте) особенно сильна. Транскрипты геновGMP у спиралий обычно не сегрегируются в ходе дробления в определенные147клеточные линии, этого не наблюдалось и у A.
virens. Относительно интенсивная ипродолжительная мезодермальная экспрессия Avi-vasa, Avi-pl10, Avi-piwi1 и Avi-piwi2может быть объяснена, с одной стороны, тем что ППК аннелид ведут своепроисхождение именно от мезодермального соматобласта 4d (Goto et al., 1999a; Kanget al., 2002; Rebscher et al., 2007; Dill, Seaver, 2008; Meyer et al., 2010; Rebscher et al.,2012).
Однако у Capitella 4d дает ППК, но не является источником мезодермальныхполосок, в которых присутствует дифференциальная экспрессия нескольких генов GMP.С другой стороны, экспрессия гомологов Vasa, PL10 и Piwi может отражать длительноепребывание мезодермы в малодифференцированном состоянии. Созревание мышц изМП у нереид происходит со стадии средней трохофоры в переднезаднем направлении(Fischer et al., 2010; Козин и др., 2016). В этот период Avi-vasa слабее экспрессируетсяна переднем конце МП, где начинают дифференцироваться дорсальные и вентральныепродольные мышцы, выявляемые фаллоидином.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
