Последнее обновление: 01/26/2025 06:43:21  Меню и поиск на этом сайте   ЗДЕСЬ  Дополнительная информация   ЗДЕСЬ!!
WMZ: Z191701361450
WMR: R209318204033


Без рекламы только Браузер Uran (скачать )
   Посещений:
ГРАДИЕНТ WNT



Способы возникновения

• Richard A. Stewart, • Aravinda-Bharathi Ramakrishnan, • Ken M. Cadigan Diffusion and function of Wnt ligands PLoS Genet 15(6): e1008154 June 13, 2019 https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008154

Wnts являются секретируемыми, липидированными гликопротеинами, которые существенны для межклеточных коммуникаций в ходе развития и для тканевого гомеостаза у метазоа [1-3]. "W" в Wnt происходит от гена wingless (wg), который необходим для собственно формирования большинства тканей и придатков у Drosophila [4,5]. Иммуноокрашиваение выявляет градиенты Wg белка, исходящие из Wg-продуцирующих клеток у эмбрионов и в личиночных имагинальных дисках [6-9]. В середине 1990s, элегантные генетические исследования крыловых имагинальных дисков подтвердили гипотезу, что Wg белок может действовать как диффундирующий морфоген путем спецификации разных клеточных судеб вдоль концентрационного градиента [10,11]. Хот это доказательство, по-видимому, неотразимо, предостережения однако, связаны с обнаружением (perdurance) более ранней экспрессии Wg по всему презумптивному крылу и потенциальному распространению сигнала в ходе делений клеток, продуцирующих Wg [4,12]. Всё ещё, Wg принято рассматривать как пример секретируемого белка, который может действовать как диффундирующий морфоген по развивающейся ткани [13-15].
Важность диффузии Wg была исследована Alexandre с колл. в 2014, когда они заменили эндогенный ген Wg на кДНК, кодирующую трансмембранный домен слияния с neurotactin и Wg (NRT-Wg; Fig 1). Присоединение Wg к плазматической мембране Wg-продуцирующих клеток привело к драматическому ограничению градиента белка Wg в крыловых имагинальных дисках на поздних стадиях [16]. NRT-Wg гомозиготы, т.e., мухи, у которых NRT-Wg оказывается единственным источником Wg, доживающие до взрослой стадии имели относительно слабые фенотипические отклонения, такие как крылья слегка меньшего размера [16]. Это стало неожиданностью, поскольку wg является существенным для жизнеспособности и формирования паттерна эмбриональных и плодных стадий [4]. Авт. предположили, что perdurance экспрессии гена мишени Wg с ранних стадий может предоставлять информацию, необходимую для собственно формирования паттерна [16]. Недавно сообщалось, что NRT-Wg более стабилен, чем Wg, частично из-за повышенной экспрессии его рецептора frizzled 2 (Fz2) [17], который может стабилизировать Wg [8,17]. Эти нюансы не умаляют важного заключения Alexandre с колл., т.e., привязывание Wg в продуцирующих его клетках почти не оказывает эффекта на формирование паттерна у мух.



Endogenous Wg, Egl-20, and murine Wnt3 are depicted on the left, with their N-terminal signal sequences. NRT-Wg, Egl-20-YPet, and HA-tagged Wnt3 are shown on the right. NRT is a type II TM protein, so the C-terminal portion containing Wg will be extracellular. aa, amino acid; Egl-20, egg-laying defective-20; HA, hemagglutinin; NRT, neurotactin TM domain; TM, transmembrane; Wg, wingless; YPet, a yellow fluorescent protein derived from green fluorescent protein [29].

Хотя NRT-Wg мухи осуществляют это у взрослых, они являются стерильными и с задержанным развитием [16]. Кроме того, как установлено в новом сообщении данного тома, NRT-Wg обнаруживают тяжелые дефекты в спецификации судеб клеток, пролиферации и морфологии кишечника взрослых [18]. Wg обычно экспрессируется на высоких уровнях на границе между средней и задней кишкой (MHB), где он активирует гены мишени для Wg на расстоянии от MHB [18]. Область экспрессии генов мишеней для Wg сильно уменьшается в кишечнике NRT-Wg. Структура MHB резко изменяется как в продольных, так и круговых мышцах, окружающих кишечник [18]. Формирование паттерна эпителия и пролиферация также нарушены. Эти дефекты могут быть фенокопированы путем уменьшения передачи сигналов Wg , а фенотипы NRT-Wg не устраняются при избыточной экспрессии трансгена NRT-Wg. NRT-Wg обнаруживают снижение продолжительности жизни по сравнению с контролем, которое оказывается более сильным при содержании на диете только из сахарозы [18]. Итак, полученные данные подтверждают модель, согласно которой, распределение Wg важно для собственно развития и функционирования кишечника. NRT-Wg мухи также обнаруживают дефекты развития эмбриональных мочеточников и Мальпигиевых канальцев [19] и спецификации нейронов зрительной системы [20]. Эти результаты показывают, что в некоторых контекстах Wg может и в самом деле действовать как диффундирующий морфоген.
Споры относительно свойств морфогена Wg и др. Wnts поддерживаются благодаря отсутствию видимых доказательств, что Wnt белки могут распространяться от места своего синтеза. Мечение Wnts флуоресцентными белками оказалось исторически сложным, так как модификация, как правило, снижает их биологическую активность [1]. Однако, это узкое место недавно было преодолено для Egl-20 [21], Wnt нематод, важного для спецификации и миграции определенных нейробластов и наведения аксонов. Мечение с помощью CRISPR/Cas9 Egl-20 с помощью mNeonGreen или mYpet на его C конце (Fig 1) дало в результате функциональный белок с отсутствием фенотипических отклонений, обычно ассоциированных с egl-20 мутантами [21]. Получение изображений вживую у таких червей продемонстрировало, что Egl-20 формирует градиент вдоль передне-задней оси, при этом наиболее сильный сигнал флуоресценции совпадал с клетками источниками. Флуоресценцию вызывали с помощью photobleaching (FRAP) экспериментов, которая показала, что флуоресцентный сигнал Wnt является динамическим и может быстро восстанавливаться на временной шкале менее 5 мин., указывая, что Wnt распространяется быстро. Кроме того, секвестрация внеклеточных, флуоресцентно меченных Wnt лигандов с использованием нанотел вызывает в клетках дефекты миграции, что согласуется с потерей функции egl-20, демонстрируя дальнодействие функции Egl-20 [21]. Это исследование предоставило прямое доказательство, что некоторые Wnt белки обладают способностью осуществлять дальнодействующую передачу сигналов.
В противовес Caenorhabditis elegans Egl-20, оказывается, что передача сигналов Wnt в криптах тонкого кишечника млекопитающих осуществляется на короткие расстояния [22]. В этой ткани передача сигналов Wnt необходима для поддержания кишечных стволовых клеток (ISCs) и пролиферации временно амплифицирующихся клеток [2,23]. Соседствующие с ISCs, Paneth клетки являются одним из источников Wnt лигандов [2]. Wnt3 экспрессируется в Paneth клетках и если эндогенный ген нагружен hemagglutinin (HA) (Fig 1), то паттерн его экспрессии указывает на то, что его сигналы передаются juxtracrine способом [22]. Frizzled рецепторы могут действовать как привязки для внеклеточных Wnt3, а белок, по-видимому, распространяется от Paneth клеток посредством митозов ISCs [22]. Кроме того, мезенхимное окружение крипт является источником Wnt лигандов. Две недавние работы идентифицировали FoxL1 и PDGFα-позитивные субэпителиальные телоциты в качестве важного источника сигналов Wnt [24,25]. Определение профиля транскрипции показало, что телоциты вблизи разных зон крипт продуцируют разные уровни Wnt. Это подтверждает модель, согласно которой градиент Wnt возникает в результате разных уровней транскрипции в Wnt-продуцирующей мезенхиме скорее, чем в результате транспорта на дальние расстояния Wnts от одного источника сигнала [24].
Вообще-то неудивительно, что пределы передачи сигналов Wnt варьируют драматически в разных контекстах. Хотя здесь не обсуждалось, но существуют также доказательства, что Wnts, включая Wg, могут перемещаться прочь от места синтеза посредством мембранные расширений, например, цитонем [26,27], а также экзосом, микропузырьков и липопротеинов [28]. Использует ли в действительности NRT-Wg белок эти механизмы ещё предстоит определить. Дальнейшее продвижение с использованием геномного редактирования относительно флуоресцентных меток или мембранных привязок ещё больше расширит наши знания о Wnts системах и различиях между контекстами, нуждающихся в дально-действующей и коротко-действующей передаче сигналов Wnt.