Сетчатка позвоночных содержит 7 основных типов клеток, генерируемых в характерной последовательности и организованных в три ядерных слоя в ходе развития. Этот процесс базируется на жесткой координации пролиферации и дифференцировки. Относительная простота и доступность этой нейральной структуры делает её моделью для исследований молекулярных механизмов детерминации судеб нервных клеток (rev. Livesey and Cepko, 2001; Perron and Harris, 2000). Глаза полосатых данио хорошо развиты в 72 hpf и разделены на три слоя: слой ганглиозных клеток (ganglion cell layer (GCL)), состоящий из клеток ретинальных ганглиев (retinal ganglion cells (RGC)); внутренний ядерный слой (inner nuclear layer (INL)), состоящий из амакринных клеток, горизонтальных клеток, биполярных клеток и клеток Mtiller глии; и наружный ядерный слой (outer nuclear layer (ONL)), состоящий из палочковидных и колбочковидных фоторецепторных клеток. Аксоны нейронов сетчатки также образуют сетевидные слои между этими слоями. У рыбок данио дифференцировки нейронов сетчатки происходит волнообразно, начинаясь с вентро-назального аспекта сетчатки по соседству с глазным стебельком (optic stalk) (Hu and Easter, 1999).

Клетки ретинальных ганглиев (RGCs) являются первыми возникающими нейронами сетчатки (Livesey and Cepko, 2001; Hu and Easter, 1999). Две волны генной экспрессии распространяются от вновь сформированных RGCs в слое GCL: волна ath5 (zebrafish atonal) и волна shh (zebrafish sonic hedgehog). Как shh, так и ath5 волны необходимы для распространения нейрогенеза, экспрессия shh инициируется первой в дифференцирующихся RGCs и её домен расширяется по ходу дифференцировки (Neumann and Niisslein-Volhard, 2000; Sanchez-Camacho and Bovolenta, 2008). Блокада передачи сигналов Hedgehog (Hh) у эмбрионов рыбок данио с помощью обработки cyclopamine приводит к тяжелому аресту дифференцировки сетчатки (Neumann and Niisslein-Volhard, 2000). Полная потеря ath5 у мутантных эмбрионов lakritz рыбок данио нарушает развитие клеток RGC (Kay et al., 2001) , а в мутантных глазах мышей Matho (мышиный atonal) отсутствуют RGCs и зрительный нерв (Brown et al., 2001). Эти фенотипы согласуются с экспериментами по избыточности функции, при которых эктопическая экспрессия Xath5 у лягушек или Cat у кур не обнаруживала склонности ретинальных предшественников приобретать судьбу RGC (Kanekar et al., 1997; Liu et at., 2001). У рыбок данио ath5 быстротечно проносится через дифференцирующиеся ретинобласты и его экспрессия поддерживается на периферии сетчатки, где клетки продолжают дифференцироваться (Masai et al., 2000).

У мышей генами кодируемые секретируемые молекулы, включая Shh, GDF8, и VEGFa, оказывались все подавленными в Matho нулевой сетчатке (Mu et al., 2005). У рыбок данио, поскольку волна shh распространяется нормально в INL, но не в GCL мутантной ath5 сетчатке, в которой полностью отсутствуют RGCs (Kay et al., 2001), волна экспрессии shh в INL не зависит от экспрессии ath5 и shh в GCL (Shkumatava et al., 2004). Интересно, что дифференцировка нейронов инициируется в вентро-назальном участке мутантной shh сетчатки, тогда как распространения дифференцировки нейронов не происходит, указывая тем самым, что начало и расширение экспрессии shh и нейрогенез используют разные механизмы (Stenkamp et al., 2002; Shkumatava et al., 2004). Как инициация и распространение экспрессии shh в сетчатке регулируются, изучено плохо.

Iroquois гены, которые кодируют гомеодомен-содержащие транскрипционные факторы, были впервые идентифицированы у Drosophila (Gomez-Skarmeta and Modolell, 1996; Leyns et al., 1996). В геноме рыбок данио они обнаружены в виде 4-х кластеров, названных irxAa (irx1a, irx2a и irxAa), irxAb (irx1b и irx4b), irxBa iirxBa, irxoa и irxBa) и irxBb (irx3b и irxdb) плюс один изолированный генетический локус irx7. irxAa и irxBa обнаруживают высокую гомологию с IrxA и IrxB кластерами млекопитающих (Dildrop and Riither, 2004). Генетические исследования показали, что гены Iroquois необходимы для формировании паттерна дорсовентральной оси глазных имагинальных дисков на ранних стадиях (Dominguez and de Celis, 1998; Cavo-deassi et al., 1999; Yang et al, 1999), и для спецификации омматидий по дорсальному краю (Tomlinson, 2003; Wernet et al., 2003) и фоторецепторных клеток (Mazzoni et al., 2008) на более поздних стадиях развития глаз. Было предположено, что архитектура и основные классы нейронов, а также события нейрогенеза в глазах рыб напоминают ход морфогенетической борозды в глазах дрозофилы. Ранее нами было продемонстрировано, что мышиный ген lrx5 играет уникальную роль в дифференцировке специфических биполярных нейронов (Cheng et al., 2005). Более того, нами было показано, что у рыбок данио irx1a (Cheng et al., 2001; Wang et al., 2001; Itoh et al., 2002; Dildrop and Riither, 2004; Feijoo et al., 2004) выполняет раннюю функцию в ретиногенезе (Cheng et al., 2006) и дифференцировке serotonergic нейронов (Cheng et al., 2007). Исследования с нокдауном показали, что irx1a морфанты обнаруживают дефекты сетчатки, очень сходные с теми, что у мутантов shh и что распространение волн shh устраняется в сетчатке морфантов irx1a . Эти наблюдения показали, что гены Iroquois играют эволюционно консервативную роль в контроле экспрессии hedgehog во время ретиногенеза (Cheng et al., 2006). Поэтому важно определить генетическую иерархию, связывающую экспрессию генов Iroquois и hedgehog в ретиногенезе позвоночных.

В данной работе было установлено, что др. члены irx также экспрессируются в развивающейся сетчатке. Подобно irx1a, irx2a is специфически необходим во время образования в сетчатке слоев GCL и INL. Было установлено, что экспрессия irx2a снижена в сетчатке морфантов как irx1a, так и ath5 и что экспрессия irx2a может устранять дефект распространения волны shh в сетчатке морфантов irx1a. Предполагается, что irx1a и ath5 регулируют экспрессию irx2a в развивающейся сетчатке и гарантируют собственно распространение волны shh во время ретиногенеза.