СРЕДИННАЯ ЛИНИЯ: ЦНС, АКСОНЫ
Midline: Axon guidance

Axon guidance at the midline of the developing CNS
Z.Kaprielian, R. Imondi, E. Runko

Anat. Rec. 2000. V.261. No.5.P.176-197
В ЦНС дально-действующие отталкивающие сигналы наведения, обзначаемые как хеморепелленты, отталкивают "push" аксоны, сигналы притягивающие обозначаются как хемоаттрактанты, привлекающие "pull" аксоны. Кроме того контакт-зависимы аттрактивные и репульсивные сигналы функционируют как "hem in" или ограничивая рост аксонов на коротких расстояниях. Эти 4 силы наведения и задают форму траектории данного аксона.
Как у позвоночных, так и беспозвоночных конец одного сегмента и начало ледующего маркированы т.наз. "промежуточными мишенями ("intrmediate targets") или "choice point", которые представлены небольшими группами специализированных клеток с информацией наведения аксонов. Наблюдаются резкие изменения в морфологии ростовых конусов и направляемом росте аксонов после контакта ростовых конусов или прохождении в непосредственной близости от промежуточных мишеней.
Средняя линия развивающейся центральной нервной системы (ЦНС) представляет собой важную chоice point для аксонов. Многие нейроны ЦНС у высших организмов дают так наз. комиссуральные аксоны, пересекающие среднюю линию. С другой стороны, некоторые нейроны дают аксоны, которые остаются на своей собственной (ипсилатеральные) половине ЦНС. И те и другие аксоны достигнув и перейдя ли нет среднюю линию меняют направление своего роста под прямым углом, решая расти им в ростральном или каудальном направлении (рис. 1).

Рис. 1 Траектории аксонов вблизи срединной линии. A Схематическое трехмерное представление траекторий комиссуральных аксонов в развивающемся спинном мозге позвоаночных. Комиссуральные нейроны, расположенные в дорсальных областях спинного мозга проецируют свои аксоны циркумференциальным/поперечным путем к вентральной срединной линии/донной пластинке. После пересечения вентральной срединной линии аксоны поворачивают под прямым углом и проецируются в продольном направлении. Ипсилатеральной стороной считается та, где аксоны возникают, а контралатеральной та, где они оказываются после пересечения срединной линии. B Схематическое (развертка) представление траекторий комиссуральных аксонов. Донная пластинка занимает срединную линию, а латеральная пластинка занимает латеральные края. Комиссуральные аксоны идут поперечно в направлении (1), вступают (2), пересекают донную пластинку (3) и поворачивают рострально (4) и идуть вдоль донной пластинки. C Вентральный нервный тяж у дрозофилы, комиссуральные нейроны (с) распространяют свои аксоны поперек срединной линии и поворачивают ортогонально в передние (АС) или задние (РС) комиссуры. Ипсилатерально (i)проецирующиеся нейроны распространяют свои аксоны в продольном направлении параллельно срединной линии. Вместе эти аксоны образуют ортогональные ряды. Специализированные клетки срединной линии отделяют левую и правую. стороны нервного тяжа.
Специализированные клетки, располагающиеся в вентральной средней линии развивающегося спинного мозга у позвононых и в вентральном нервном тяже у дрозофилы играют критическую роль, позволяя или нет пересекать среднюю линию. Эти клетки ведут себя как промежуточные мишени, продуцируя дально- и коротко-действующие сигналы наведения с позитивным или негативным действием.
ORIGINAL RESEARCH PAPER
Hutson, L. D. & Chien, C.-B. Pathfinding and error correction by retinal axons: the role of astray/robo2. Neuron 33, 205-217 (2002) | PubMed | ISI |
Plump, A. S. et al. Slit1 and Slit2 cooperate to prevent premature midline crossing of retinal axons in the mouse visual system. Neuron 33, 219-232 (2002) | PubMed | ISI 
Bagri, A. et al. Slit proteins prevent midline crossing and determine the dorsoventral position of major axonal pathways in the mammalian forebrain. Neuron 33, 233-248 (2002) | PubMed | ISI 
FURTHER READING
Richards, L. J. Surrounded by Slit -- how forebrain commissural axons can be led astray. Neuron 33, 153-155 (2002) | PubMed | ISI 


Рецепторы Roundabout (Robo) и их лиганд Slit участвуют в ведении аксонов в развивающейся нервной системеDrosophila. Помимо предохранения ростовых конусов от повторного пересечения срединной линии в обратном направлении, эти молекулы контролируют также насколько далеко аксоны отталкиваются от срединной линии после ее пересечения. Гомологи Slit и Robo идентифицированы в исследованиях in vitro у позвоночных, которые показали, что они контролируют отталкивание аксонов и ветвление.
Hutson и Chien изучали роль гомолога Robo2, Astray, в ведении аксонов в зрительном перекресте рыбок данио. Они установили, что Astray необходим как для предупреждения ошибок в пересечении срединной линии, так и для коррекции, если они все-таки случаются. Даже на генетическом фоне bel мутации, когда аксоны резко поворачивают обратно перед достижением хиазмы и проецируются ипсилатерально, аксоны направляются неправильно, если ген Astray инактивирован. Итак, в отличие от Robos у Drosophila , Astray действует на обеих сторонах срединной линии.
Plump et al. показали, что Slit1;Slit2 двойные нокаутные мыши образуют эктопическую зрительную хиазму впереди от настоящей хиазмы. Slit1 и Slit2 экспрессируются в комплементарных доменах, которые служат путями, выбранными аксонами retinal ganglion cell (RGC) в вентральном диэнцефалоне, так что они м. служить каналами для RGC аксонов, для нахождения ими правильной точки пересечения путем создания коридора с отталкивающими 'стенками'. Когда ростовые конусы приближаются лишком близко к доменам экспрессии Slit, то они отталкиваются обратно на свой путь. Интересно, что эктопическая хиазма всегда образуется в одном и том же положении у Slit1;Slit2 мутантов, указывая, что и др. сигналы также участвуют в ограничении движения аксонов RGC.
Bagri et al. установили, что белки Slit важны также для ведения аксонов и в др. проекциях переднего мозга, включая corticofugal, cortico-cortical (callosal) и thalamocortical тракты. Одиночные Slit1 мутантные мыши не обнаруживают видимых дефектов в ведении аксонов, но у Slit2 мутантов, некоторые аксоны в этих трактах обнаруживают аномалии перемещения в вентральных путях. у Slit1;Slit2 мутантов фенотип еще более тяжелый, некоторые ростовые конусы поворачивают в направлении срединной линии. Это указывает на то, что одной из функций белков Slit является поддержание дорсальных траекторий для определенных проекций в передний мозг. Эффект не распространяется на проекции, возникающие в переднем мозге — 5-hydroxytryptaminergic проекции от raphe nuclei и dopaminergic проекции от substantia nigra/ventral tegmental области, где также наблюдается неправильное ведение аксонов у Slit2 и Slit1;Slit2 мутантов. Установлено, что Slits действуют через рецепторы Robo в переднем мозге, т.к. Robo1 и Robo2 экспрессируются в кортикальной пластинке и дорсальном талямусе в то время. когда эти проекции исходят из этих регионов.
Эти результаты указывают на то, что функции Slits и Robos в отталкивании аксонов законсервированы в ходе эволюции. Существует одно ключевое отличие между мухами и позвоночными, это то, что у позвоночных изученные аксоны, связаны с Slit и Robo по всему ходу их путешествия, тогда как у Drosophila Slit/Robo взаимодействия используются только однажды, когда ростовые конусы пересекают срединную линию. Предварительные исследования in vitro показали, что спинальные комиссуральные аксоны у позвоночных, подобно своим аналогам у Drosophila меняют свою чувствительность к Slits в ответ на пересечение срединной линии. Тройные мутанты Slit1, -2 и -3 необходимы, чтобы определить, верно ли это и для in vivo.

AXON PATHFINDING IN THE VICINITY OF THE MIDLINE

Vertebrate Spinal Cord
У эмбрионов грызунов и кур комиссуральные интернейроны располагаются в дорсолатеральном положении, направляя свои аксоны вентрально к донной пластинке, небольшой группе специализированных цилиндрических эпендимных клеток, котрые занимают всю тощину спинного мозга в вентральной средней линии. Самые ранние проекции, т.наз. пионерские аксоны, идут вдоль латерального края спинного мозга до тех пор, пока не достигнут донной пластинки. Поздние проекции первоначально следуют той же траектории, но затем они отходят от латерального края и достигают положения, занимаемого развивающимися двигательными нейронами и затем следуют более прямо по вентромедиальному пути к донной пластинке. Достигнув вентральной средней линии комиссуральные аксоны пересекают ее в самой вентральной трети донной пластинки.

Рис. 2Схематическое представление распределения избранных молекул, ассоциированных со срединной линией и комиссуральными аксонами у позвоночнфх и дрозофилы. A Развертка спинного мозга позвоночных с аксон-сегмент специфичной экспрессией некоторых рецепторов клеточной поверхности. TAG-1 экспрессируется только в тех сегментах комиссуральных аксонов (красный цвет), которые направляются к донной пластинке. Тогда как экспрессия NrCAM ограничена пересекающими сегментами (черная полоска) внутри донной пластинки, тогда как экспрессия L1 и EphB1 ограничена пересекшими сегментами аксонов (голубой). Axonin-1, DCC и NgCAM экспрессируются вдоль всей длины комиссуральных аксонов. Экспрессия белка Robo неизвестна. B В вентральном нервном тяже дрозофилы Derailed экспрессируется только в тех сегментах к. аксонов (голубой), которые пересекают срединную линию через переднюю комиссуру (АС), при этом высокие уровни Robos, Dek, DPTP10Dи DLAR обнаруживаются только в этих аксонах (комиссуральных и ипсилатеральных), находящихся внутри продольных трактов (красный). Высокие уровни Frazzled экспрессируются в АС и РС, а также в продольных трактах. Клетки срединной линии экспрессируют Netrins, Slit и Commissureless.
У ранних эмбрионов кур т.наз. Primitive Longitudinal (PL) аксоны образуются в области между донной пластинкой и двигательными нейронами. Этот уникальный класс нейронов распространяет свои аксоны ипсилатерально продольно внутри вентральных фуникул, пока они не достигнут комиссуральных аксонов. Сходные типы ипсилатеральных продольных нейронов обнаружены и в развивающемся спинном мозге мышей.
The role of the floor plate
У Danforth's Short-tail (Sd) мутантных мышей донная пластинка отсутствует в каудальной области. Комиссуральные аксоны, дойдя до средней линии или неспособны ее пересечь, или перейдя ее неспособны сворачивать в вентральные фуникулы и проецируются поперечно в спином мозе. Анализ спинного мозга мышей, дефицитных по Gli2, выявил у них избирательную потерю только донной пластинки и популяции непосредственно с ней соседствующих интернейронов (клеток ventral intermediate region (VIR)). Большинство комиссуральных аксонов у них накапливается в области, обычно занимаемой донной пластинкой (рис. 3а).

Рис. 3 A Поперечный срез спинного мозга мыши с дейицитом Gli2. Несмотря на отсутствие донной пластинки комиссуральные аксоны (СА) проецируются в вентральную срединную линию, преимущественно под действием нетрина-1, экспрессирующегося в вентрикулярной зоне (серое затенение). Они остаются в области срединной линии, обычно занимаемой донной пластинкой. Потолочная пластинка развивается нормально. B Поперечный срез спинного мозга мыши с дефицитом или хемоаттрактанта нетрина-1 или ассоциированного с комиссуральными аксонами рецептора DCC. У таких эмбрионов большинство комиссуральных аксонов следует аберрантными путями и, как правило, никогда не достигает срединной линии. C Спинной мозг эмбриона курицы после блока взаимодействия между рецептором комиссуральных аксонов, axonin-1, и лиганда, ассоциированного с донной пластинков, NrCAM. Около 50% комиссуральных аксонов (СА) неспособны пересечь срединной линии и поворачивают вдолшь ипсилатерального края донной пластинки (FP) в ростральном направлении (ipsi)(зеленый). Остальные аксоны пересекают срединную линию и имею.т нормальную траекторию (Contra)(красный).
Немногие аксоны, успешно прошедшие через донную пластинку делают правильны поворот в продольном направлении, однако и в ростральном и каудальном направлении. Эти и др. данные указывают на то, что клетки донной пластинки ( и возможно VIR) являются важными регуляторами локального ведения аксонов вблизи средней линии. Получены строгие доказательства, что клетки донной пластинки кроме того обеспечивают комиссуральным нейронам трофическую поддержку. Только такие нейроны с en passant и способны выжить.
Итак, коротко-действующие, преимущественно контакт-зависимые взаимодействия между ростовыми конусами комиссуральных аксонов и клетками донной пластинки (и/или VIR) необходимы для собственно ведения аксонов в непосредственной близи средней линии. Эти сигналы, по-виимому, не нужны для ведения, по крайней мере, некоторых ипсилатеральных аксонов. Это подтверждается их нрмальным ходом у Gli2 мутантных мышей.
The Role of Midline Cells
У позвоночных клетки донной пластинки гомогенны, однако у дрозофилы они отличаются от остальных клеток спинного мозга. Они содержат 3 пары так наз. глии средней линии, МР1 нейроны, и VUM нейроны. У мутантов single-minded (sim) отсутствуют клетки средней линии, в результате не образуются комиссуры и комиссуральные аксоны скапливаются в средней линии как у мутантов Gli2 мыши.

PROJECTING TO THE MIDLINE: NETRINS AND THEIR RECEPTORS

Vertebrate Spinal Cord
Хемоаттрактивная активность донной пластинки охарактрзована и показано, что растворимые активности, связанные с донной пластинкой способствуют росту комиссуральных аксонов в ее направлении, действуют на расстоянии 100-250 µm. Выделены два ассоциированные с мембранами белка netrin-1 и netrin-2 (netr на санскрите = "тот, кто ведет"), воспроизводящие активность донной пластинки. Они члены небольшого семейства с N-терминальным доменом, обладающим высокой гомологией с последовательностями В-цепи ламинина. Только мРНК нетрина-1 экспрессируется в клетках донной пластинки кур (нетрин-2 экспрессируется в вентральных 2/3 спинного мозга кроме донной пластинки). Нетрин-1 действует как хемоаттрактант донной пластинки. Нетрин-1 связывается рецепторами DCC (for Deleted in Colorectal Cancer), который экспрессируется комиссуральными аксонами/ростовыми конусами и принадлежит к семейству трансмембранных белков с 4 Ig доменами и 6 фибронектинового типа III (FNIII) повторами. Нетрин-1 связывает DCC с константой диссоциации (Kd = 10 -8M), достаточной для наведения. Потеря нетрина-1 или DCC ведет к нарушению комиссурального роста у мышей. DCC(и возможно UNC5H1) экспрессируются расширениями аксонов En-1 интернейронов.
Однако пока неясно мембран связанная или секретируемая форма нетрина-1 отвечает за функцию ведения аксонов/ростовых конусов. Компоненты ВКМ могут стабилизировать и обострять градиент нетрина-1 с пиком в вентральной средней линии.
Имеющиеся данные указывают на существование ассоциированного со средней линией сигнала, отличного от нетрина-1. Роль нетрина-2 и -3 пока неясна. Nertin-synergizing activity (NSA) белки в 25-35 кДа пока не идентифицированы молекулярно. У дрозофилы помимо netrin-A и -В выявлены гены schizo и weniger, связанные с формирование комиссур. Ортолог DCC у дрозофилы Frazzled экспрессируется на высоком уровне в комиссуральных и продольных трактах аксонов. Гомологи UNC-5 C. elegans, UNC5H1 и UNC5H2 у крыс, экспрессируются во многих классах неронов и способны связывать нетрин-1.

PROJECTING TO THE MIDLINE: PUSH FROM BEHIND

После пересечения молекулярный состав их поверхности динамически меняется, так что они становятся чувствительныи к отталкивающим от средней линии сигналам, так что они не могут пересечь среднюю линию еще раз.
Существуют и независимые от донной пластинки наводящие репулсивные сигналы, их источником м.б. потолоная (roof) пластинка, небольшая треугольной формы полоска из примитивных глиальных клеток на дорсальной средней линии спинного мозга. Эта уникальная структура играет важныю роль в спецификации множественных классов нейронов.
Bone Morphogenetic Proteins
Хеморепелентная активность потолочной пластинки идентифицирована и установлена диффузная природа этого сигнала, влияющего на комиссуральные аксоны на расстоянии до 100 µm. В этой пластинке экспрессируются ВМР6, ВМР7 и Gdf7 мРНК во время инициации роста комиссуральных аксонов. Оказалось, что только рекомбинантный ВМР7 способен отталкивать и ре-ориентировать комиссуральные аксоны.

VERTEBRATE SPINAL CORD: CONTACT ATTRACTANTS/REPELLENTS

Axonin-1 and NrCAM
Выявлено взаимодействие между двумя клеточными адгезивными молекулами Ig сверхсемейства, axonin-1 на комиссуральных аксонах, и NrCAM на клетках донной пластинки ( и участках комиссуральных аксонов, проходящих через донную пластинку). Свыше 50% меченных комиссуральных аксонов неспособны пересекать донную пластинку и поворачивают свои проекции в продольном направлении на ипсилатеральной стороне средней линии. Установлено, что позитивные взаимодействия между аксонином-1 и NrCAM не только необходимы для проникновения в донную пластинку комисуральных ростовых конусов/аксонов, но и обычно маскируют collapse-inducing activity (CIA), а также определенную репелентную активност ь, связанную с доной пластинкой. В-класс эфринов способствует коллапсу комиссуральных ростовых конусов in vitro.
F-spondin
Белок ВКМ F-spondin продуцируется и секретируется клетками донной пластинки. Впервые обнаружен у крыс. Недавно обнаружен его гомолог у кур и было показано, что растворимые fusion белки представляющие trombospondin type I repeat (TSR)-содержащий домен куринного F-спондина соединяются с и способствуют росту комиссуральных конусов/аксонов in vitro. Предполагается, что позитивное взаимодействие F-спондина и еще неидентифицированного рецептора(ов) необходимо для пересечения средней линии в спинном мозге кур.
Altered Responsiveness
Два молекулярных механизма предложено для обяснения резкого изменения направления роста комиссуральных аксонов после пересечения ими средней линии. В одной модели комиссуральные конусы роста поворачивают рострально, чтобы сохранить максимальный контакт с донной пластинкой (рис. 1А и 1В). Преимущественная экспрессия ряда IgCams в донной пластинке подтверждает такой селективный адгезивный механизм. Однако эта модель не в состоянии объяснить некоторые аспекты. Так, ортогональный поворот аксонов происходит после пересечения ими средней линии. Предполагается, что поворот может происходить в ответ на поворачивающие сигналы на контралатеральном крае донной пластинки. Однако билатеральная симметрия спинного мозга предполагает, что такой же поворот может происходить и на ипсилатеральной стороне.
Функциональным подтверждением модели нарушения реактивности аксонов после пересечения ими срединной линии явлются результаты, показавшие, что комиссуральные ростовые конусы/аксоны после пресечения срединной линии теряют свою способность отвечать на эктопическую донную пластинку или источник нетрина-1. Предполагается, что контакт с донной пластинкой подавляет подавляет экспрессию рецептора нетрина-1, DCC, Однако это оказалось не так. Другой рецептор ( крысиный UNC5 ортолог) может обеспечивать комиссуральные конусы роста чувствительностью к нетрину-1 и их экспрессия м. подавляться после контакта с донной пластинкой. Чуствительность к нетрину-1 может модулироваться косвенно другими молекулами. Изменение чувствительности объясняет и почему аксоны не остаются в богатой аттрактантами донной пластинке, а растут дальше.
Tag-1, L1 and NrCAM
Временная экспрессия некоторых IgCAMs на определенных сегментах комиссуральных аксонов подтверждает роль контактов с донной пластинкой в модификации молекулярной композиции поверхности аксонов и в результате происходит расширение измененной чувствительности этих аксонов к наводящим сигналам. Комиссуральные аксоны, направляющиеся к срединной линии экспрессируют TAG-1 (IgCAM), но не L1 (IgCAM), тогда как аксональные сегменты на контралатеральной сторне донной пластинки (смесь пересекших участков комиссуралных аксонов и ипсилатерально проецирующихся аксонов) экспрессирует L1, но не TAG-1 в спинном мозге грызунов. (Рис. 2А). В соответствии с моделью измененной чувствительности предполагается, что этот сдвг в экспрессии запускается преимущественно донной пластинкой. С другой стороны, NrCAM экспрессируется на низком уровне на комиссуральных аксонах и когда они направляются к донной пластинке и когда выходят из нее и направляются продольно. Однако участки комиссуральных аксонов, располагающиеся внутри донной пластинки, в ventral comissure (VC,базальная треть донной пластинки), экспрессируют высокий уровень NrCAM. Тем не менее функциональная роль этих IgCAM еще неясна. Мыши, дейицитные по L1 обнаруживают серьезные нарушения в формировании комиссуральных трактов в головном мозге. В каудальных областях Sd мутантных мышей комиссуральные аксоны продолжают экспрессировать TAG-1, когда они абератно проникают в контралатеральную часть спинного мозга или делают поворот в вентральной срединной линии. Однако в ростральных областях, где сохраняется донная пластинка TAG-1 экспрессия подавляется. Сходным образом у мутантов Gli2 наблюдается несоответствующая экспрессия TAG-1 и снижение экспрессии NrCAM в VC донной пластинки. Распределение L1 у Gli2-дефицитных мышей указывает на то, что их распределение вдоль комиссуральных аксонов не зависит от собственно контактов с донной пластинкой. Скорее взаимодействия между аксонами или фасцикуляция могут обусловливать , по крайней мере частично, активацию L1 прошедших черех донную пластинку комиссуральных аксонов.
Ephs and Ephrins
Хорошими кандидатами на роль молекулярных компонентов системы ведения в средней линии являются пары рецептор-лиганд с коротко-действующими репульсивными взаимодействиями. Идентифицирован Eph (erythropoietin-producing hepatocellular) класс рецепторных протеин тирозин киназ (RPTKs), которые характеризуются внеклеточным доменом с уникальным модивом, богатым цистеином, и двумя мотивами фибронектинового типа III. И-класса Eph рецепторы, в частности, преимущественно взаимодействуют с трансмембранными лигандами, обозначаемыми как В-класс ephrins. 3 класса-В ephrins экспрессируются в донной пластинке, а EphB1 экспрессируется в множественных популяциях комиссуральных и ипсилатеральных проекций интернейронов в развивающемся спинном мозге мыши. Подтверждено, что В-класса эфриновый белок экспрессируется в донной пластинке и показано, что EphB1 белок специфически экспрессруется на decussating сегментах комиссуральных аксонов, проецирующихся внутри вентральных фуникул и на ипсилатерально проецирующихся аксонах, составляющих латеральные фуникулы. Такое распределение EphB1 сходно с распределением L1. Все вместе указывает на то, что В-класса эфрины способствуют коллапсу комиссуральных ростовых конусов, что существует Eph/ephrin-базирующаяся репелентная наводящая система в срединной линии. Основной функцией этой системы м.б. предопределение ориентации продольно ориентирующихся проекций комиссуральных и ипсилатеральных аксонов.

Drosophila ventral nerve cord: Mutants and Molecular Mecjanisms

Comm, Robo abd Slit
Выделены 3 гена, обеспечивающие пересечение срединной линии у дрозофилы. Commissureless (comm) мутантны имеют наиболее измененный фенотип, связанный с полным отсутствием комиссуральных трактов (см. Рис. 5).

Рис. 5Схема проведения через срединную линию в развивающемся вентральном нервном тяже у некоторых мутантов дрозофилы. У comm LOF (loss-of-function) мутантов ни ипсилатеральные, ни коллатеральные аксоны не пересекают срединной линии. У robo LOF мутантов ипсилатеральные аксоны непропорционально пересекают срединную линию, а контралатеральные аксоны снова пересекают срединную линию. У slit LOF мутантов ипсилатеральные и контралатеральные аксоны вступают и расширяются внутри срединной линии. Эти аксоны образуют одиночный тракт проекций в срединной линии. Slit функционирует как репеллентный (-) Robo лиганд в срединной линии. Клетки срединной линии, ассоциированные с белком Comm (*) подавляют Robo в комиссуральных аксонах и таким способом способствуют пересечению срединной линии у мух дикого типа.
Предполагается, что продукт этого гена необходим для пересечения аксонами срединной линии. Comm кодирует новый тип I трансмембранного белка, который сначала экспрессируется клетками срединной линии, а затем, по-видимому, переносится на комиссуральные аксоны, когда они пересекают срединную линию. Comm теснор ассоциирует с мембранами, а анти-Comm антитела маркируют внутриклеточные органеллы (Гольджи, эндосомы) и лишь немного метки определяется на клеточной поверхности. Предполагается, что в норма Comm функционирует на клеточной поверхности, имеет очень короткий период полу-жизни и удаляется с помощью эндоцитоза.
У robo мутантов вентральный нервный тяж содержэит утолщенные комиссуры. Ростовые конусы/аксоны, которые обычно дают первые ипсилатеральные проекции (рСС, vMP2) теперь пересекают срединную линию, а контралатерально спроецированные аксоны повторно пересекают срединную линию. Как и у мутантов Comm, y robo судьба клеток срединной линии нормальна. Белок, кодируемый robo (Robo) новый член уникального семейства IgCAM. robo мРНК экспрессируется широко, тогда как белок Robo регионально экспрессируется на высоком уровне пересекающими комиссуральными и неперсекающими ипсилатеральными аксонами (Рис. 2 b). Несмотря на избыточную экспрессию robo комиссуральные тракты лишены Robo белка Это согласуется с тем, что высокие уровни Robo присутсвуют на тех участках аксонов, которые в норме не пересекают срединной линии. Предполагается, что Robo функционирует как рецептор репеллента, лиганда, распологающегося в срединной линии.
Получены указания, что Comm и Robo функционируют вместе, контролируя пересечение срединной линии. Активность Comm необходима, если присутствует Robo. По-видимому, Comm действует локально поддерживая уровень Robo на низком уровне в комиссуральных аксонах. Очевидно Robo функционирует как стражник у ворот "gatekeeper", контиролируя кто пересечет срединную линию. Ростовым конусам/аксонам, экспрессирующим высокие уровни Robo, запрещается пересечение срединной линии. Поэтому его уровень высок в ипсилатеральных аксонах.
Y slit мутантов комиссуральные аксоны вступают в срединную линию, но никогда не покидают ее. Похоже, что продукт этого гена функционирует как репеллент. Он м.б. лигандом для Robo. Показано что они обнаруживают физическое связывание др. с др. Slit является большим белком ВКМ, секретируемым глией срединной линии и ассоциирует также с посерхностью аксонов. Сходная роль этих двух генов обнаружена у C. elegans. Гомологи этих генов обнаружены и у млекопитающих. У грызунов гомологи Robo-1 и Robo-2 экспрессируются комиссуральными нейронами в развивающемся спинном мозге, а гомологи Slit1-3 экспрессируются в донной пластинке. Slit-2 связывается с поверхностью клеток, экспрессирующих Robo. Slit-2 селективно отталкивает комиссуральные аксоны, которые проходят через донную пластинку in vitro.
Receptor-linked tyrosine phoaphatases
Показано, что Receptor-linked tyrosine phosphatases (RPTPs) также играют важную роль в пересечении срединной линии у дрозофилы. RPTPs ревертируют реакции, катализируемые тирозин киназой и регулируют дефосфорилирование тирозина в ростовых конусах. RPTPs у дрозофилы, обозначенные как DLAR и DPTP10D, подобно Robo, селективно локализуются в продольных трактах аксонов вентрального нервного тяжа. У мух с отсутствием DPTP10D и другого нейрального RPTP, DPTP69D, многие из этих продольных аксонов меняют маршруты и пересекают срединную линию. Аксоны абератно пересекающие срединную линию у мутантов Robo, не затрагиваются у данных мутантов. У позвонорчных САМ-подобный рецептор тирозин фосфатазы, CRYPα экспрессируется на комиссуральных аксонах ( и возможно ростовых конусах) в развивающемся спинном мозге кур.
Derailed
После достижения срединной линии комиссуральные аксоны у мух перейдя ее решают куда им расти вперед (АС) или назад (РС)(рис. 1). В средней линии идентифицировано присутствие системы наведения, отличной от Robo, Comm, Slit, которая контролирует выбор комиссур. Новая RPTK, известная как Derailed (Drl) экспрессируется уникальным субнабором интернейронов и двигательных нейронов, которые избирательно направляют свои аксоны в АС. Экспрессия белка Drl регулируется уникальным сегмент-специфическим способом. Интересно, что Drl белок не обнаруживается на тех аксонах, которые проецируются в АС. В отсуствие Drl эти аксоны часто проецируются аберрантно в РС. Учитывая, что его лиганд присутствует в РС, предполагается, что Drl функционирует как репеллентный рецептор, который диктует выбор комиссур.

Novel Midline markers: a potential role for VEMA in axon guidance

VEMA (VEntral Midline Antigen) белок, ассоциированный2 с донной пластинкой, чья функция неясна. Это 28 кДа ассоциированынй с мембранами белок с одним трансмембранным доменом вблизи N-конца. Его мРНК специфически экспрессируется в донной пластинке развивающегося спинного мозга крыс. VEMA содержит несколько отдельных сортирующих мотива, которые способствуют быстрому эндоцитозу белка с клеточной поверхности. Это согласуется с преимущественно внутриклеточной локализацией белка VEMA.


Сайт создан в системе uCoz