Известны три основных пути миграции:
1. В вентральном направлении через передний отдел сомита, то есть по окружности, перпендикулярной оси нервной трубки, вниз. Мигрировавшие таким образом клетки образуют вегетативные (симпатические и парасимпатические) ганглии, вещество надпочечников, спинальные ганглии.
2. Клетки, примыкающие к заднему отделу, мигрируют через передний, то есть вначале движутся вдоль оси нервной трубки, а потом спускаются так же, как в первом случае. Образуют спинальные ганглии.
3. Миграция в дорсолатеральном (буквально – от спины – в сторону, вбок) направлении — под эктодерму, то есть в стороны от нервной трубки. Образуют меланоциты.
У животных выявлено на сегодняшний день 2 гена, ответственных за миграцию:
1.рецептор эндотелина -
Endothelin receptor B (EDNRB) и его лиганд эндотелин 3 -Endothelin 3 (
EDN3). Этот ген действует на стадии, когда клетки еще слабо дифференцированы. У лошадей изучена мутация EDNRB, которая в гомозиготном состоянии приводит к рождению абсолютно белых жеребят с отсутствием иннервации кишечника. Такие особи гибнут в первые дни жизни, потому что в утробе матери все питательные вещества плод получает с кровью. а на самостоятельное питание новорожденный перейти не в состоянии.
2. На ранней стадии дифференциации меланобластов задействован еще один ген –
KIT и его лиганд
KIT ligand (KITLG). Это удивительная парочка, отвечающая за многие очень важные процессы не только в период эмбрионального развития, но и много позже. KITLG до недавнего времени назывался еще фактором роста стволовых клеток. Представляете, как все взаимосвязано: ген, влияющий на окрас, отвечает еще и за кроветворение, и за иммунную систему, и, по последним данным, может обусловливать развитие некоторых опухолей, а у женских особей оказывает значительное влияние на созревание фолликулов и формирование яйцеклетки.
Оба этих гена рассматривались у собак как «подозреваемые» на роль генов, дающих белую пятнистость. Но не прошли отбора. Белую пятнистость дают мутации гена MITF, о котором мы поговорим в следующий раз.
Из нервного гребня развиваются клетки и ганглии нервной системы (спинальные, вегетативные), пигментные клетки (меланоциты), хрящи лицевого черепа, часть мозговых оболочек, клетки надпочечников, одонтобласты (клетки, секретирующие дентин) и т. д. В сердце из мезенхимальных клеток, происходящих из нервного гребня, формируется перегородка между аортой и легочным стволом.
По последним данным, меланобласты являются плюрипотентными клетками, то есть они даже в конечном пункте миграции могут преобразовываться не только в меланоциты, но и в клетки нервной глии, и в гладкомышечные клетки.
Спешу огорчить тех, кто наивно(или не очень
) полагает , что нарушения окраса в процессе эмбриогенеза не связаны с другими врожденными пороками. Связаны практически всегда. Надеюсь, теперь вы понимаете, почему. И если у щенка черного терьера с распространенной белой пятнистостью нет нарушений слуха, зрения, «волчьей пасти» , «заячьей губы», каких-то других (довольно грубых) пороков, значит, с большой долей вероятности тут замешана другая порода. Потому что ген белой пятнистости кодоминантен. Но об этом – позже.
А вот белые пятна на груди и даже на кончиках лап вполне могут быть следствием простого уменьшения активности тирозиназы в период щенности, например, при переохлаждении суки. Посмотрите еще раз на фото: миграция меланобластов происходит таким образом, что в область груди и к пальцам предшественники пигментных клеток добираются в последнюю очередь Не зря опытные заводчики смотрят на цвет кожи под пятном: кожа сероватая – значит, меланоциты просто не успели доставить пигмент в шерсть.
Что еще нужно понять: врожденные пороки – далеко не всегда наследственная патология. Они могут быть результатом неблагоприятных воздействий на плод каких-то факторов: ионизирующей радиации, химических веществ (в том числе лекарств, солей тяжелых металлов) и многого другого. Даже невинный вроде бы витамин А обладает тератогенным (вызывающим уродства) эффектом. То есть какие-то факторы могут воздействовать на очень уязвимые делящиеся клетки эмбриона и вызвать врожденный дефект. Но эти же факторы могут повреждать и гены эмбриона, ответственные за какие-то этапы роста. Вот тогда порок может стать и наследственным. Надеюсь, никому, кроме ученых, не придет в голову проверять на практике, передается ли дефект по наследству.
Hox-гены, конечно, большие начальники, но какие-то неполноценные.
Ничего-то они не могут без регуляторных микро-РНК. То есть хокс-генами тоже управляют такие «серые кардиналы». Откуда появляются эти «кардиналы»: между хокс-генами расположены участки хромосом, которые раньше считались бесполезными. А оказалось иначе: именно с этих участков считываются молекулы микроРНК. И вот эти маленькие нахалки могут командовать не только «своими» хокс – генами, но и отдаленными. Некоторые из микроРНК усиливают или ослабляют экспрессию самих Hox-генов, другие косвенно влияют на работу других транскрипционных факторов. Каков масштаб влияния – пока непонятно, но он довольно велик. Будем ждать новых открытий.
Вообще роль РНК в классической модели передачи генетической информации явно недооценена. Современные исследования показывают, что обратная транскрипция (с РНК на ДНК) возможна не только у вирусов. РНК может служить и своеобразным «аварийным запасом» на случай повреждения ДНК.
А пока развитие эмбриона легче представить в виде такой массовой застройки, где на каждой стройплощадке есть свой прораб (причем прорабы регулярно сменяют друг друга), а вот главного начальника нет, есть только план застройки, которого все прорабы стараются придерживаться. Цивилизованная такая стройка, где все уважают законы, соблюдают правила, обмениваются информацией , помогают друг другу, пресекают нарушения и вежливо раскланиваются.
Прежде чем перейти к следующей теме, расскажу еще немного о мутациях. Если представить ген как последовательность нуклеотидов, то мутации могут представлять собой
а)изменения последовательности этих нуклеотидов (представим это как перестановку букв в слове: было «краб» - стало «брак») – инверсии
б) потерю какой-то части (было «краб» - стало «раб») – делеции,
в) вставки (было «брак» - стало «бАрак) – инсерции.
Возможны варианты, но мы пока не будем углуб##ться в тонкости.
Я все жду вопроса: " А как же так получается: изначально все клетки данного организма несут одну и ту же информацию (ведь у всех одинаковый набор хромосом, как и у изначальной зиготы!), но одни клетки становятся клетками кожи, другие - клетками нервной системы, печени и т.д.? Кто командует этим процессом?"
А никто персонально не командует
Да, генетический код у всех клеток данного конкретного организма одинаков, но ведут себя клетки по-разному, совсем как люди или собаки в зависимости от обстоятельств. У клетки есть как бы сценарий, мини-программа на все или почти все случаи жизни. Например:
когда количество делений достигнет 20, нужно начать вырабатывать такой-то белок (назовем его Z). Когда концентрация белка Z достигнет такого-то уровня, нужно начинать вырабатывать белок L. Но если концентрация вещества К в окружающей среде будет слишком высока, надо вырабатывать модифицированный белок L. И так далее в разных вариациях.
Похоже на написание компьютерной программы, правда?
То есть фактически развитие идет по типу самоорганизации и взаимных договоренностей, если можно так сказать о клетках
Клетки организма уже на эмбриональной стадии тесно взаимодействуют между собой и и обмениваются информацией. Чаще всего это информация на химическом уровне - сигнальные вещества для клеток - все равно что для нас слова. Но имеет значение и положение клетки (вспомните: эктодерма как бы наверху, мезодерма - посередине, энтодерма - внутри), и чисто физическое соприкосновение.
Есть еще совершенно уникальная группа генов, очень похожих у многих видов: хокс (HOX ) - гены. отвечающие за правильное формирование частей тела у многоклеточных. Регуляторные hox-гены располагаются в хромосоме в довольно строгом порядке, приблизительно в том самом, в котором происходит дифференцировка основных частей тела двусторонне симметричного (билатерального) животного. Сначала у раннего эмбриона начинают работать гены, отвечающие за строение органов на голове, затем на груди, затем оформляется и хвостовая часть. Похожие гены были найдены и у мушки дрозофилы, и у мыши, и у человека.
Участки хромосом, где расположены хокс-гены, обычно довольно "консервативны", то есть не подвержены изменениям. Любая мутация в этих генах означает катастрофу для организма: гибель на ранней стадии развития или самые невероятные уродства. Например, если взять мышиный ген, который включает подпрограмму образования глаза у мыши, и заставить его работать в зачатке ноги у мухи, то на мушиной ноге начинает формироваться глаз. Правда, не мышиный глаз, а мушиный.
Еще один регулятор развития - микро-РНК.
Мы уже говорили о том, что в любой клетке есть работающие и "молчащие" гены. Механизмы, которые заставляют работать или молчать те или иные участки хромосом, не до конца изучены, но многие из них уже известны науке и мы сможем это обсудить .
Hox-гены, конечно, большие начальники, но какие-то неполноценные.
Ничего-то они не могут без регуляторных микро-РНК. То есть хокс-генами тоже управляют такие «серые кардиналы». Откуда появляются эти «кардиналы»: между хокс-генами расположены участки хромосом, которые раньше считались бесполезными. А оказалось иначе: именно с этих участков считываются молекулы микроРНК. И вот эти маленькие нахалки могут командовать не только «своими» хокс – генами, но и отдаленными. Некоторые из микроРНК усиливают или ослабляют экспрессию самих Hox-генов, другие косвенно влияют на работу других транскрипционных факторов. Каков масштаб влияния – пока непонятно, но он довольно велик. Будем ждать новых открытий.
Вообще роль РНК в классической модели передачи генетической информации явно недооценена. Современные исследования показывают, что обратная транскрипция (с РНК на ДНК) возможна не только у вирусов. РНК может служить и своеобразным «аварийным запасом» на случай повреждения ДНК.
А пока развитие эмбриона легче представить в виде такой массовой застройки, где на каждой стройплощадке есть свой прораб (причем прорабы регулярно сменяют друг друга), а вот главного начальника нет, есть только план застройки, которого все прорабы стараются придерживаться. Цивилизованная такая стройка, где все уважают законы, соблюдают правила, обмениваются информацией , помогают друг другу, пресекают нарушения и вежливо раскланиваются.
Прежде чем перейти к следующей теме, расскажу еще немного о мутациях. Если представить ген как последовательность нуклеотидов, то мутации могут представлять собой
а)изменения последовательности этих нуклеотидов (представим это как перестановку букв в слове: было «краб» - стало «брак») – инверсии
б) потерю какой-то части (было «краб» - стало «раб») – делеции,
в) вставки (было «брак» - стало «бАрак) – инсерции.
Возможны варианты, но мы пока не будем углуб##ться в тонкости.
Вход
Регистрация
6
Наверх
