VERTEBRATE NEURAL CELL-FATE DETERMINATION: LESSONS FROM THE RETINA
F. J. Livesey & C. L. Cepko
Nature Reviews Neuroscience 2, N 2, 109 -118 (2001))
Nature Reviews Neuroscience 2, N 2, 109 -118 (2001))
(Рис.1.) | Histology of the adult mammalian retina.
(Рис.2.) | The competence model of retinal cell-fate determination.
(Рис.3.) | Production of postmitotic cells in the neural retina over time.
Transcriptional networks in progenitors and progeny An integrated model of retinal cell-fate decision-making
Постмитотические нейроны продуцируются из пула делящихся предшественников упорядоченным образом в ходе развития. Изучение процесса предопределения судьбы клеток в сетчатке позвоночных позволило открыть несколько фундаментальных принципов, с помощью которых это осуществляется. Модель предопределения судьбы клеток у позвоночных базируется на комбинации относительных ролей внешних и внутренних регуляторов, контролирующих выбор клетками своей судьбы. Сутью модели является предположение о том, что предшественники проходят через внутренне детерминированное состояние компетентности, во время которого они оказываются способными давать ограниченные субнаборы клеточных типов в ответ на воздействие внешних сигналов.
Постмитотические нейроны возникают из делеящихся предшественников, при этом предопределяется нейральная судьба клеток упорядоченным способом. Этот процесс контролируется комбинацией воздействий внешних и внутренних факторов.
Модель компетентности развития сетчатки предполагает, что предшественники проходят через серию компетентных состояний. Во время каждого состояния предшественники являются компетентными к продукции субнабора типов клеток сетчатки. Более сложная модель предполагает, что гетерогенный пул предшественников проходит через состояния компетентности, причем разные субпопуляции предназначены давать разные субнаборы типов клеток.
Доступные данные показывают, что состояние компетентности является внутренне предетерминированным на уровне экспрессии генов и белков, тогда как продукция определенной клеточной судьбы происходит в клетках, которые находятся в данном состоянии компетентности, за счет регуляции в значительной степени со стороны внешних сигналов.
Ключевым вопросом является, как предшественники переходят из одного состояния компетентности в др. Особый интерес представляет вопрос, существует ли необходимость в активном сигнале или внутренний мотор управляет переходом предшественников из одного состояния компетентности в др. и генерирует ли детерминированное потомство изменение каким-то обраом состояние компетентности.
Делящиеся предшественники сетчатки принимают несколько решений во время клеточных циклов в зависимости от судьбы их потомков, включая тип клеточного деления, которону они подвергаются, и судьбу их потомков. Важный вопрос, существует ли иерархия принятия подобных решений, решают ли клетки сначала, что оба потомка клеточного деления выйдут из клеточного цикла, а затем используют доступную внутреннюю и внешнюю сигнальную информацию, чтобы решить судьбу этих клеток. Альтернативно, клетки м. принимать единственное интегрированное решение. Однако, последнее предположение маловероятно.
Изучение детерминации судьбы нейральных клеток в коре головного мозга, спинного мозга и нейральном гребне указывает на то, что эта модель м. б. пригодна и для этих тканей тоже для последовательной продукции множественных типов клеток из популяции предшественников. Во всех этих тканях, обнаруживаются многие ключевые признаки этой модели, включая меняющуются компетентность со временем и способность внешних факторов действовать на предшественников, чтобы выбрать клеточную судьбу для их потомков.