Monitoring neural progenitor fate through multiple rounds of division in an intact vertebrate brain
Development 130, 3427-3436 (2003) | |
 (Рис.1.) | Asymmetric division of a Drosophila neuroblast. ( Рисунки из статьи Jan, Y. N. & Jan, L. Y.,2001)  (Рис.2.) | Asymmetric cell divisions of the sensory organ precursor lineage.  (Рис.3.) | Molecules involved in transducing polarity cues are deployed differently in neuroblasts and SOPs.  (Рис.4.) | 'Search-and-capture' mechanism for spindle orientation in the budding yeast. |
Среди беспозвоночных мухи и черви являются удобными модельными системами для изучения процессов детерминации в развитии нервной системы, которая просто устроена и легко доступна для исследования. Но как соотносятся находки у этих организмов к позвоночным животным? Для изучения этой проблемы и, в особенности, для исследования асимметричного клеточного деления у позвоночных Lyons с соавт. использовали преимущества эмбрионов полосатых данио (zebrafish) – их прозрачность – и разработали метод визуализации нейроногенеза in situ.
Авторы метили единичные клетки пролиферативной вентрикулярной зоны (ventricular zone, VZ) заднего мозга zebrafish флуоресцентным декстраном (dextran) и прослеживали судьбу меченых клеток в живом эмбрионе с помощью конфокального микроскопа. Используя сконструированных эмбрионов, экспрессирующих зеленый флуоресцентный белок (green fluorescent protein) под контролем pan-нейронального маркера HuC, авторы смогли проследить рождение нейронов.
Асимметричные клеточные деления, которые продуцируются двумя дочерними клетками с разными «судьбами», крайне важны для появления нейронального разнообразия у беспозвоночных. У мух и червей предопределением асимметрии управляет неравное разделение определяющих клеточную судьбу молекул между двумя дочерними клетками. Согласно находкам авторов, асимметричные клеточные деления, дающие начало нейронам и клеткам-предшественникам, редко встречаются в заднем мозге полосатого данио. Только 11% нейронов появлялось в результате таких делений, и не было обнаружено ни одного примера классического для позвоночных способа “stem cell” деления, при котором клетки-предшественники подвергаются постоянному самообновлению посредством серий асимметричных митозов. Скорее, большинство из асимметричных клеточных делений генерирует нейрон и предшественник, который продолжает делиться для образования двух нейронов.
Одной из наиболее удивительных находок данного исследования является то, что природа клеточного деления – симметричная или асимметричная – не коррелирует с плоскостью (plate) митозов. У беспозвоночных и, возможно, в каких-то регионах нервной системы позвоночных (например, в сетчатке), асимметричные клеточные деления в целом перпендикулярны по отношению к плоскости нейроэпителия. Однако в заднем мозге полосатого данио деление большинства клеток происходило параллельно плоскости VZ и доля асимметричных клеточных делений была намного больше, чем доля перпендикулярных делений.
Таким образом, хотя асимметричное клеточное деление без сомнения происходит в развивающемся мозге позвоночных, ключевые различия между позвоночными и беспозвоночными заключаются, вероятно, в отношении механизмов деления и конечного результата. По крайней мере, некоторые из молекулярных механизмов, лежащих в основе асимметричного клеточного деления у беспозвоночных, консервативны и встречаются у позвоночных, однако пока неизвестно, имеется ли такое сходство в отношении появления клеток с разными «судьбами». Также неясно, содержит ли развивающийся мозг позвоночных специфические предшественники, дающие начало инвариантным линиям (родословным), таким как в мозге мух и червей. Как показала работа авторов, мозг zebrafish дает прекрасную возможность для такого рода исследований. См. также: Jan, Y. N. & Jan, L. Y. Asymmetric cell division in the Drosophila nervous system. Nature Rev. Neurosci. 2, 772-779 (2001) (См. рисунки из этой статьи) |