Neuron V. 42. № 2. Р. 213–223 (2004) | |
 (Рис.1.Рисунки из статьи Araujo, S. J. & Tear, G. Nature Rev. Neurosci. 4, 910–922 (2003) ) | Axon pathways at the CNS midline of Drosophila and Caenorhabditis elegans.  (Рис.2.) | Axon pathways in the Drosophila CNS.  (Рис.3.) | Motor neuron axon pathways in Drosophila.  (Рис.4.) | Projections of R-cell axons to targets in the optic lobe. |
Можно провести многочисленные параллели между механизмами направляющими рост аксонов у дрозофилы и позвоночных животных. Известна важная роль Slit репеллентов и Roundabout (Robo) семейства Slit рецепторов, которые опосредуют их репульсивные действия. Однако несмотря на то, что взаимодействие Slit-Robo играет ключевую роль при пересечении аксонами срединной линии у Drosophila melanogaster, эквивалентный механизм у позвоночных пока не определен. Авторы представленных работ сделали попытку исправить эту ситуацию и представили новый механизм, при котором неожиданно выявилась роль Robo белка как отрицательного регулятора реактивности Slit.
В центральной нервной системе позвоночных имеется две популяции интернейронов, распознанных на основе траекторий их аксонов. Ассоциативные нейроны проецируются ипсилатерально, тогда как комиссуральные нейроны проецируются контралатерально через вентральную срединную линию. У Drosophila melanogaster Slit отталкивает комиссуральные аксоны от срединной линии после ее пересечения. У грызунов гомолог Slit экспрессируется в вентральной срединной линии, а Robo1 и Robo2 экспрессируются в комиссуральных аксонах, однако двойные нокауты мышей по Slit1 и Slit2 не показали дефектов в пересечении срединной линии.
Long с соавт. создали тройных мутантов, у которых отсутствовали все три белка Slit млекопитающих (Slit1-3). У этих мутантов многие комиссуральные аксоны останавливались у дна пластинки (floor plate) и не пересекали срединную линию. Это указывает на то, что Slits играют определенную роль в отталкивании аксонов от срединной линии. Robo1 мутанты имели сходный фенотип. Интересно то, что хотя значительная фракция комиссуральных аксонов экспрессировала только Robo2, Robo2 нокауты не имели дефекта пересечения срединной линии. Для объяснения этих результатов авторы предположили, что Robo1-экспрессирующие аксоны направляют Robo2-экспрессирующие аксоны через срединную линию. Авторы также доказали, что комбинаторный код Robo 1 и Robo 2 определяет, насколько далеко комиссуральные аксоны отталкиваются от срединной линии.
Таким образом, оказалось, что Slit гомологи позвоночных действуют через Robo рецепторы для того, чтобы оттолкнуть комиссуральные аксоны от срединной линии после ее пересечения. Но каким образом аксоны подавляют свою реактивность на Slit до того, как они достигнут срединной линии? У Drosophila melanogaster Commissureless (Comm) белок секвестирует Robo 1 во внутриклеточных компонентах, чтобы предотвратить его появление на аксональной мембране, когда ростовой конус достигает срединной линии. У позвоночных не было идентифицировано гомолога Comm, но Sabatier с соавт. показали, что Robo гомолог Rig-1 (известный также как Robo3) обладает аналогичной функциональной ролью Comm, но работает посредством другого механизма. У Rig-1-нокаутных мышей комиссуральные аксоны преждевременно отталкивались Split, которые препятствовал достижению и пересечению срединной линии. Уровни экспрессии Robo1 и Robo2 не изменялись, но авторы предполагают, что Rig-1 может действовать как доминантно-негативный Slit рецептор или что он может нарушать сигнальный путь, нижестоящий по отношению к Robo.
Вызывает интерес то, что “анти-Robo” молекула позвоночных сама является членом Robo семейства. Rig-1 экспрессируется в реципрокном паттерне по отношению к другим Robo белкам, он активно экспрессируется до пересечения срединной линии, но его экспрессия снижается после ее пересечения, что соответствует роли Rig-1 в предупреждении реактивности Slit. Интересно было бы выяснить, как эволюционировали такие дивергентные свойства. Важно также установит, как эволюционировали механизмы, определяющие пересечение срединной линии у мух и позвоночных. Robo1 и Robo2 не изменяются при удалении Rig-1, а это указывает на то, что Comm-подобные механизмы найдены у позвоночных. А существуют ли Rig-подобные механизмы у мух? См. также Araujo, S. J. & Tear, G. Axon guidance mechanisms and molecules: lessons from invertebrates. Nature Rev. Neurosci. 4, 910–922 (2003) (Рисунки из этой статьи) |