Диссертация (1145742), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Роль МАР-киназного сигналинга в формировании мезодермыПо полученным данным можно судить, что сигналинг посредством МАР-киназыиграет важную роль в раннем развитии А. virens. Выявленный паттерн активности152МАРК разительно отличается от такового у других представителей Spiralia (см. раздел1.2.2). У моллюсков с гомоквадрантным спиральным дроблением Erk1/2 активируетсяв бластомере 3D во время его спецификации (Lartillot et al., 2002b; Lambert, Nagy, 2003;Koop et al., 2007; Козин и др., 2013). Это коррелирует с известным фактом зависимойспецификации дорсального макромера-организатора 3D с помощью исходящего отмикромеров индуктивного сигнала.
Есть основания полагать, что МАРК являетсямедиаторомэтихмежклеточныхвзаимодействий(Lambert,Nagy,2003).Уединственного специально исследованного вида моллюсков с гетероквадрантнымдроблением – Ilyanassa – Erk1/2 также активируется в 3D, но этот процесс основан насодержащихся в полярной лопасти материнских детерминантах (Lambert, Nagy, 2001).Соответственно, либо МАРК у Ilyanassa может работать в 3D в автономном режиме,либо унаследованный материал полярной лопасти обеспечивает компетенцию квосприятию возможных внешних стимулов.Намудалосьвыявитькакминимумдвапериоданеравномерногораспределения киназы dpErk1/2 во время дробления А. virens (4-й и 6 –7-й клеточныециклы), что указывает на ее специфическое участие в морфогенетических процессах(Козин и др., 2015; Козин, Костюченко, 2016; Kozin et al., 2016).
На восьмиклеточнойстадии (завершение 4-го клеточного цикла) сигнал приурочен к дорсальнымбластомерам 1с, 1d и 1D. Известно, что именно эти клетки делятся несколько быстрее(Дондуа, Федерова, 1981). При исследовании дробления нереиды P. dumerilii былоустановлено, что короткий клеточный цикл коррелирует с высоким абсолютнымсодержанием свободной от желтка цитоплазмы (Dorresteijn, 1990). Особенно ярко этазависимость проявляется на примере бластомеров 1с, 1d и 1D.
Таким образом,локальная активность МАРК может отражать существование сигнального центра надорсальной стороне раннего зародыша нереид, который, вероятно, влияет нарегуляцию эмбрионального клеточного цикла. Возможным механизмом созданияэтого центра является ооплазматическая сегрегация, благодаря которой уже начетырехклеточной стадии происходит детерминация переднезадней оси (Костюченко,Дондуа, 2000).Последующее радиально симметричное распределение dpErk1/2 по всем 12-тимикромерам зародыша А. virens на 16-ти клеточной стадии связано либо свсесторонним распространением индуктивного сигнала с дорсальной стороны, либо сповсеместно генерируемым сигналом. Тем не менее, в вегетативных макромерах этот153гипотетический сигнал блокируется или недостаточен для активации МАРК.
Позднееанимальные микромеры переходят к митозу и временно теряют dpErk1/2, но сигналингвозобновляется у них в интерфазе следующего (6-го) клеточного цикла. Описаннаякартина напоминает ситуацию гастроподы Crepidula, для которой характеренгомоквадрантный тип спирального развития, хотя и имеется миниатюрная полярнаялопасть. У Crepidula активация МАРК происходит на 16-ти клеточной стадии в четыреханимальных микромерах 1q1 (Henry, Perry, 2008). При подавлении сигналинга МАРкиназы именно на этой и немного более продвинутой стадии утрачиваетсяспецификация большинства клеточных типов и дорсовентральной оси. Вероятно,общность распределения dpErk1/2 в анимальных бластомерах у A.
virens и Crepidulaявляется весьма древним признаком, чьи регуляция и функциональная значимостьбыстро эволюционировали, вплоть до полной утраты у видов с гомоквадрантнымдроблением.Второй период с выраженной дорсовентральной полярностью в распределенииактивной формы Erk1/2 наступает со стадии 17-ти бластомеров (после делениямакромера 2D на 3d и 3D и начала 6-го клеточного цикла). 3D долгое время остаетсяединственным макромером с активированным каскадом МАРК.
Это сближает паттерныактивности МАРК у зародышей A. virens и всех исследованных моллюсков. Такимобразом, почти универсальная для спиралий активация МАР-киназного сигналинга вмакромере 3D, что неразрывно связано с запуском эмбрионального организатора умоллюсков,представляетсобойконсервативнуючертуспецификацииэтоймезэнтодермальной клетки-предшественника. Наличие раннего периода активностиМАРК у A. virens можно интерпретировать как акселерацию определения квадранта Dпри гетероквадрантном спиральном дроблении.Особый интерес вызывает то обстоятельство, что ни у одной из ранее изученныханнелид активность МАРК не была показана в макромере D квадранта и в клетках,обладающих свойствами организатора (см.
раздел 1.2.2). Объяснением тому можетслужить характерное для аннелид разнообразие, проявляемое в их морфологии,генетике и онтогенетической пластичности. Тогда следует признать, что утрата dpErk1/2излинииDпредставляетальтернативныймеханизмфункционированияэмбрионального организатора у аннелид.
Однако нельзя исключить и техническойпричины разночтений в независимо полученных результатах, возникших в связи сособенностями работы различных использованных антител на разных объектах. В154любом случае, для надежного установления закономерностей предстоит проверитьеще немалое количество видов аннелид на предмет конкретных путей межклеточныхвзаимодействий в эмбриогенезе.Функциональная значимость ранней активации МАРК у A.
virens былаисследована с помощью ингибитора U0126. Наибольший эффект наблюдался привоздействии ингибитора до формирования соматобласта 4d. Касательно развитиямезодермы подавление МАРК оказало отсроченный эффект на морфогенез МП,причем молекулярные признаки ее спецификации не были утрачены (Kozin,Kostyuchenko, 2012; Козин и др., 2015; Козин, Костюченко, 2016; Kozin et al., 2016).Сходные нарушения организации МП наблюдаются после инкубации в U0126 и у P.dumerilii (Козин, Костюченко, 2009). Теоретически можно предположить, что МАРкиназный сигналинг у нереид 1) участвует в паттернировании всего зародыша, чтонеобходимо для инструктивной регуляции морфогенеза МП извне или 2) обеспечиваетопределенные компетенции самой энтомезодермы. По мнению автора более вероятенвторой сценарий.Энтомезодерма нереид сегрегируется от макромеров линии D в ряду деленийклеток 1D, 2D, и, наконец, 3D.
С этим согласуется, что 1D и 3D являются единственнымимакромерами с ранней активностью Erk1/2. У хордовых МАРК-зависимый FGFсигналингимеетконсервативнуюфункциюнепосредственнойспецификациипрезумптивной мезодермы. Так, у позвоночных путь FGF-МАРК действует в качествефактора компетенции (Böttcher, Niehrs, 2005). Он необходим для восприятияиндуктивного сигнала TGF-β и для дальнейшего поддержания спецификациимезодермы. Ингибирование FGF сигналинга на разных уровнях, включая МАРкиназный, например, у зародышей Xenopus подавляет экспрессию мезодермальныхмаркеров и полностью блокирует формирование туловищной и хвостовой мезодермы(Amaya et al., 1991; Whitman, Melton, 1992; Gupta, Mayer, 1998). МАР-киназная ветвьFGF сигналинга также критически важна для индукции мезодермы в раннем развитииполухордовых (Green et al., 2013). Примечательно, что более поздняя роль FGFсигналинга в гаструляционном морфогенезе мезодермы (ее интернализация имиграция) осуществляется МАРК-независимо у хордовых и насекомых (Ciruna, Rossant,2001; Heisenberg, Solnica-Krezel, 2008); ингибирование МАРК во время гаструляции уаннелид также не нарушает формирование МП.
Таким образом, автор склонен считать,что именно линия квадранта D у A. virens является наиболее важным эффектором155МАРК при регуляции развития мезодермы (Козин и др., 2015; Козин, Костюченко, 2016;Kozin et al., 2016).В эмбриогенезе оболочников МАРК-зависимый FGF сигналинг вовлечен виндукцию почти всех мезодермальных клеточных судеб (Kim, Nishida, 2001; Kumano,Nishida, 2007). В частности для спецификации клеток хорды наиболее значимымвременем активности МАРК является 5-й клеточный цикл, после завершения которогои обособляется чисто хордальная клеточная линия.
Сходным образом критическийпериод действия МАРК у A. virens длится до момента формирования собственно линииэнтомезодермы – соматобласта 4d. Тем не менее, подавление этого сигнального пути уA. virens не ведет к потере мезодермальной идентичности, что подразумеваетбольшую автономность развития этого зародышевого листка или наличие других, нестоль консервативных и не выявленных пока у Spiralia механизмов межклеточнойкоммуникации. Очевидное разнообразие функций МАРК у спиралий, выясненных кнастоящему времени, в том числе в наших работах (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
