If it wasn't for the generation of an in-built barrier, the phrase 'spiralling out of control' could easily be applied to the positive-feedback loop that drives limb outgrowth in vertebrates. Such a barrier has now been discovered by Scherz et al. and their findings are published in Science.
Обычно, Sonic hedgehog () в zone of polarizing activity (ZPA) мезенхимы задней части зачактка конечностиin поддерживает экспрессию нескольких fibroblast growth factors (Fgfs), включая Fgf4, в apical ectodermal ridge (AER) путём усиления активности в сопределеьной мезенхиме. Gremlin противодействует bone morphogenetic proteins (Bmps), которые обычно подавляют Fgf4 - так что экспрессия Fgf4 поддерживается. Fgfs, в свою очередь, поддерживают экспрессию Shh. Это происходит вплоть до 6 дня эмбриогенеза (E6), когда Shh подавляется, и Fgf4 и Gremlin больше не экспрессируются. С этого момента клетки пролиферируют более медленно в конечности - так что это прерывание петли Shh-Fgf существенно для регуляции размеров конечности.
Чтобы понять, как происходит разрыв петли, авт. эктопически экспрессировали каждый из индивидуальных компонентов петли у эмбрионов кур непосредственно перед E6, чтобы посмотреть, м. ли они поддерживать экспрессию др. генов, которые обычно д. подавляться. Избыточная экспрессия Fgf4 или Gremlin оказалась способной поддерживать экспрессию др. генов, это указывает на то, что клетки не теряют чувствительности ни к одному из этих сигналов. Однако, когда кусочек, смоченный Shh имплантировали в заднюю часть конечности, то не поддерживалась экспрессия ни Gremlin, ни Fgf4. Это согласуется с известным появлением зоны исключения экспрессии Gremlin в задней части конечности - клетки этой зоны не м. экспрессировать Gremlin в ответ на Shh.
Когда авт. маркировали производных клеток, которые экспрессировали Shh, то они установили, что они проникают кпереди в домен, который, напоминает свободный от Gremlin домен, В самом деле, клетки, которые первоначально экспрессировали Shh, не экспрессируют Gremlin. Scherz et al. полагают, что по мере прогрессирования роста конечности пролиферирующие Shh производные формируют барьер между источником Shh и клетками, которые отвечают на Shh с помощью экспрессии Gremlin. Первоначально Shh м. диффундировать поперек небольшого барьера, но т.к. этот барьер увеличивается и заполняется Gremlin-негативными Shh производными, то такая диффузия в дальнейшем становится невозможной. Неспособность экспрессировать Gremlin приводит к результате к неспособности противодействовать Bmps, так что Fgf4 подавляется.
Для проверки этой гипотезы авт. физически удаляли 'барьерные' клетки и воссоединяли оставшиеся задние клетки с остатком передней части конечности на ст. E5. Петля обратной связи после этого оперировала более продолжительно, чем у организмов дикого типа, и конечности росли до тех пор, пока не начинали напоминать конечности дикого типа, как по структуре, так и размеру. Предполагается, что удаление барьера устраняет препятствие для Gremlin индукции и восстановления петли обратной связи - до тех пор, пока барьер не сформируется снова. Остаётся вопрос, почему Shh производные не м. индуцировать Gremlin. Др. вопрос, м. ли подавление др. Fgf генов, таких как и Fgf17, осуществляться с помощью того же самого механизма, хотя существуют указания, что это так.
