Во время развития глаза позвоночных аксоны ганглиозных клеток сетчатки (retinal ganglion) сходятся на зрительном диске, где они выходят из глазного яблока, чтобы сформировать зрительный стебелек (optic stalk). Механизмы, управляющие направлением этих аксонов к зрительному диску, поняты плохо. Предполагают, что диск сам по себе может продуцировать дальнодействующие химические аттрактанты, однако активности такого рода зарегистрировано в этой области не было. Авторы представили доказательства того, что в разной степени выраженная (градиентная) экспрессия транскрипционного фактора Zic3 индуцирует появление отталкивающей силы, которая направляет аксоны сетчатки к зрительному диску.
Используя
in situ гибридизацию авторы показали, что ген
Zic3 нормально экспрессируется в сетчатке градиенто с наибольшей концентрацией на периферии и с наименьшей в центре. Этот градиент был искусственно нарушен посредством трансфицирования эмбриональной сетчатки цыпленка Zic3-экспрессирующим ретровирусным вектором. Это привело к разным дефектам направления аксонов, включая блокирование конусов роста в пределах сайтов трансфекции, и реже – поворот аксонов на 180 градусов и их проецирование обратно в направлении к периферии сетчатки.
Затем авторы поместили ганглиозные клетки сетчатки в культуру, где они росли на фрагментах оболочки сетчатки, которые были трансфицированы либо контрольным зеленым флуоресцентным белком, экспрессирующим ретровирусную конструкцию, либо Zic3-экспрессирующей конструкцией. В результате при анализе альтернирующих полос (stripes) этих двух тканей оказалось, что клетки посылали свои аксоны преимущественно на контрольных полосках. Точно также, когда клетки были помещены на альтернирующие полоски мембраны от центра и периферии сетчатки, большинство аксонов росло вдоль полосок от центра сетчатки.
Эти находки указывают, что Zic3-экспрессирующая ткань высвобождает фактор, который отталкивает аксоны ганглиозных клеток. Zic3 не первое Zic семейство, которое обеспечивает направление роста аксона в зрительной системе (
visual system). Недавно было показано, что Zic2 участвует в контроле движения аксона, пересекающего зрительную хиазму (перекрест зрительных нервов). Поскольку Zic белки являются транскрипционными факторами, то они преимущественно действуют через индукцию экспрессии сигналов наведения (guidance cues). Таким образом, чтобы понять их роль в системе управления аксонов, важно идентифицировать их нижестоящие мишени.