Найден ген, запускающий формирование нервной системы

Гипотеза о том, что нервная система у зародыша формируется сама, без специфических сигналов, не подтвердилась. Японские исследователи нашли ген, который запускает превращение зародышевых клеток в нервные.

В процессе развития эмбриона выделяют важную стадию образования трёх зародышевых листков. У большинства многоклеточных на каком-то этапе тело зародыша имеет трёхслойное строение, и каждый из этих слоёв — эктодермы, мезодермы и эндодермы — является предшественником целой группы тканей. Так, производные экзодермы будут выполнять в будущем организме покровную и сенсорную функции, то есть среди прочего эктодермный листок зародыша даёт начало всей нервной системе.

По результатам исследований формирования нервной ткани была создана своеобразная модель, согласно которой нервная ткань формируется у зародыша пассивным способом. Иначе говоря, когда остальные альтернативы развития уже исчерпаны, и не надо формировать различные покровные ткани, тогда и наступает черёд нервной. Это подразумевает, что специфического активного сигнала к началу этого процесса нет: клетки эктодермы содержат несколько белков-ингибиторов, которые сдерживают развитие нервной ткани. Когда всё остальное сформировано, эти ингибиторы, образно говоря, отпускают вожжи, и начинается выработка нервной ткани.

Исследователям из Центра биологии развития при Институте физико-химических исследований (RIKEN) удалось поколебать модель пассивного развития нервной ткани. Группа под руководством Йошики Сасаи исследовала активность генов при превращении мышиных эмбриональных клеток-предшественников нервной ткани. Обнаружилось, что продукт одного из генов, Zfp521, активирует другие гены, вовлечённые в процесс создания нервной ткани, даже в присутствии белков, которые эти гены обычно подавляют.



Схема формирования зародышевых листков. Жёлтый — эктодерма, зелёный — мезодерма, красный — эндодерма. (Иллюстрация Francis Leroy, Biocosmos).

При исследовании мышиных эмбрионов оказалось, что локализация белка Zfp521 в эмбрионе и время его активности связаны именно с тем местом, где начинается превращение эктодермы в нервную ткань. Если мышиным зародышам на ранней стадии развития вводили клетки-предшественники нейронов с выключенным геном белка Zfp521, то они не могли встроиться в формирующуюся нервную систему зародыша. Последующий молекулярно-генетический анализ показал, что этот ген стимулирует превращение эктодермы в нейроэктодерму, из которой, в свою очередь, получаются уже непосредственные предшественники нейронов. Подробно эксперименты японских исследователей описаны в публикации журнала Nature.

Daisuke Kamiya, Satoe Banno, Noriaki Sasai, Masatoshi Ohgushi, Hidehiko Inomata, Kiichi Watanabe, Masako Kawada, Rieko Yakura, Hiroshi Kiyonari, Kazuki Nakao, Lars Martin Jakt, Shin-ichi Nishikawa & Yoshiki Sasai Intrinsic transition of embryonic stem-cell differentiation into neural progenitors. – Nature. – V.470. – P. 503–509. – 24 February 2011. – doi:10.1038/nature09726; Published online 16 February 2011.

Таким образом, нервная ткань формируется не пассивно и не «сама по себе», а под действием специфического активного регулятора, который даёт старт её образованию. Расшифровка механизма может оказаться чрезвычайно важной для медицины, если удастся показать, что точно так же запускается формирование нервной ткани у человека.

Источник