Davenne M, Maconochie M/K, Neun R, Pattyn A, Chambon P, Krumlauf R, Rijli f.M. |
|
|---|---|
|
Нох и Рах транскрипционные факторы обнаруживают пространственно ограниченную экспрессию во время раннего эмбриогенеза и, повидимому, необходимы для П-З и Д-В паттерна, соответственно. Выявлены специфические изменения экспрессии Нох вдоль Д-В оси спинного мозга всвязи с появлением большого класса нейронов. Затем получены указания, что судьба нейронов вдоль Д-В оси в заднем мозге м. специфицироваться также как в спинном мозге. Разные классы нейронов генерируются в определённых позициях вдоль Д-В оси, что предопределяется локальными сигналами, регулирующими экспрессию Рах в пуле предшественников. В спецификации мотооных нейронов и вентральных интернейронов Рах6 является существенным медиатором Shh активности, продуцируемой хордой и донной пластинкой. Дорсализующие сигналы от поверхностной эктодермы и потолочной пластинки м. индуцировать спецификацию дорсальных типов клеток. В заднем мозге П-З ось закладывается раньше Д-В оси.
|
Установлено, что гены Нох группы 2 не нужны для образования сегментов r3-r5, однако, контролируют формирование не только передне-заднего, но и дорсо-вентрального паттерна этих ромбомеров заднего мозга. Гены Ноха2 и Hoxb2 по-разному регулируют ромбомер-специфическим образом экспрессию некоторых генов в широких дорсо-вентральных доменах или узких продольных столбах нейрональных предшественников, незрелых нейронов и дифференцирующихся нейрональных субтипов. Более того эти гены могут функционировать синергично в контроле развития вентральных нейрональных субтипов в ромбомере 3. Таким образом, становится ясным как предопределятся судьба нейронов в стереотипической позиции в заднем мозге.
Функциональный синергизм между Ноха2 и Hoxb2 в формировании межромбомерных границ Инактивация Hoxb2 не нарушает образования границ r1/r2 и r2/r3, которые отсутствуют или частично повреждены у мутантов Ноха2 . У двойных мутантов фенотип более тяжелый, это указывает на фунциональную синергию этих генов. Сегментация связана с отталивающими Eph/ephrin-опосредованными взаимодействиями между соседними сегментами, ведущими к прогрессивному становлению дифференциальных адгезивных свойств. Мутации Ноха2 и Hoxb2, по-видимому, вызывают изменения региональных свойств, что проявляется в отсутствии границ. Сохранение собственно ограниченной экспрессии EphA4 у двойных мутантов указывает на независимуют от Ноха2 и Hoxb2 регуляцию другими факторами, такими как Krox-20.
Рах экспрессия выявлет дефекты Д-В паттернаРах3 и Рах6 экспрессируются в ограниченных Д-В доменах развивающегося спинного и заднего мозга. Этот паттерн индуцируется Ырр и ВМР белками. Рах3 и Рах6 важные детерминанты путей, соответственно, дорсальной и вентральной дифференцировки нейральных предшественников. У одиночных и двойных Ноха2 и Hoxb2 мутантов Д-В паттерн нарушен (Рах3 и Рах6). Это м.б. результатом неспособности вентральных клеток воспринимать сигнал Shh или поддерживать стабильное состояние активноси/репрессии Рах в ответ на эти сигналы. Установлено, что Ноха2 и Hoxb2 необходимы прямо или косвенно для поддержания высокого уровня экспрессии Рах6 в ромбомерах 2 и 3. Низкий уровень Рах6 у исследуемых Нох мутантов м.б. результатом дерепрессии некоторых венральных маркеров предшественников, чья экспресия м. распространяться на територию, обычно занимаемую Рах6. Например домен экспрессии Зрщч2и у мутантов несколько увеличивается в дорсальном направлении в ромбомере 2, там же моторные нейроны оказываются несколько дорсальнее, чем обычно.
Дифференциальная регуляция генов, участвующих в нейрогенезе и спецификацииСигналы, задающие П-З и Д-В оси индуцируют паттерн генов, таких как Нох и Рах, которые в свою очередь предопределяют домены ограниченной экспрессии генов, контролирующих нейрогенез и судьбу предшественников. Анализ экспрессии Д-В паттерна транскрипционных факторов Mash1, ngn2, Phox2b, Nkx2.2, маркеров нейрональных предшественников, и МАТН-3, маркера незрелых нейронов, выявил их нарушения у исследуемых мутантов. Если Ноха2 контролирует распределеие субнаборов нейрональных предшественников в ромобемрах 2 и 3, то Hoxb2 осуществляет свою функцию в основном в ромбомере 4. В каждом данном сегменте Ноха2 или Hoxb2, по-видимому, регулируют лишь субнабор из подчиненных генов (Mash1, ngn2, Phox2b), это согласуется с предположением, что их функция м.б. ограничена вдоль Д-В оси. Имеются указания на то, что Ноха2 контролирует развитие в аларных и "дорсальных" базальных пластинках r2 и r3, а Hoxb2 важен для развития моторрных нейронов в "вентральной" базальной пластинке r4. Т.обр., Ноха2 и Hoxb2 м. участвовать в поддержаниеи ромбомер-специфичной экспрессии генов, делающими отдельные, Д-В ограниченные популяции нейроэпителиальных клеток в r2-r3 и r4. соответственно. Эти гены обнаруживают функциональный синергизм в r3, что подтверждаетс полным отсутствием Evx1, маркера субтипа вентральных интернейронов только у двойных мутантов. Это согласуется с нарушениями Рах6, Mash1 и ngn2 экспрессии в в вентральных нейрональных предшественниках этого ромбомера у двойных мутантов.
Спецификация особенностей нейротрансмиттеров с помощью Phox2 белков в стволовых клетках нейрального гребняЭкспрессия Phox2a дикого и мутантного типа в стволовых клетках нейрального гребня показала, что этот транскрипционный фактор играет критическую и непосредственную роль в регуляции эндогенной тирозин гидроксилазы и допамин-b гидроксилазы в этих клетках. Вместе с цАМФ Phox2a может индуцировтаь экспрессию обеих гидроксилаз или паннейрональных генов. Phox2 белки кроме того необходимы для индукции этих гидролаз с помощью ВМР2, который индуцирует Phox2a/b и форсколин. Они необходимы также для нейрональной дифференцировки. Эти данные указывают на то, что Phox1a/b координируют спецификацию нейротрансмиттеров и нейрональную судьбу путем кооперирования средовых сигналов в симпатических нейробластах.
|