Роль ростовых факторов в развитии и регенерации конечности позвоночных. Специфические регуляторные белки при закладке передней и задней конечности.

Принцип полярности: в развивающемся регенерате сохраняется полярность (д-в, Аnt-Рost)

Принцип полярной аффинности: у амф. 15-20й сомит → передняя конечность; 27-30й сомит → задняя конечность.

На примере Амфибий: белки семейства FGF - FGF 10

· индуктор образования почки конечности в эктодерме (апикальный эктодермальный гребень или шапочка у амф.);

· стимулирует образование факторов Tbx 5 → передняя почка, Tbx 4 → задняя почка. 

 

Важна компетенция структуры к ростовым факторам: компетенция к развитию конечности позвоночных есть только у латеральной мезодермы (т.е. париетальный листок - склеротом, миотом).

Индукторы передней и задней конечности: Wnt 8 c, Wnt 2 b. В начале развития обе почки конечностей одинаковы по потенциям. Потом Tbx5 и Tbx4 регулируют путь развития, они специфичны при регенерации конечности.

Паракринный белок Wnt 3 a /β-катенин индуцирует FGF 8 → нормальная конечность. Белок Axin 1 – ингибитор β-катенина, вместо конечности у аксолотля развивается спикул.

Гомеодоменные гены, экспрессирующиеся по определенной оси Hox a, b, c, d:

Hox 9-13 – в проксимо-дистальном направлении

Hox d – в Ant-проксимальном-Post-дистальном

Hox b – в основании почки конечности

 

Мутации гена Hox - d -13 → срастание пальцев кисти.

FGF 8 из АЭГ → экспрессия Hox-b-8 в апикальной части конечности, нормальная закладка.

Wnt 7 a экспрессируется в вентральном эпидермисе почки конечности.

Lmx 1 – транскрипционный фактор, делеция по его гену → отсутствие когтей/коленной чашечки  

 

Билет 21. Роль ростовых факторов в развитии и регенерации конечности позвоночных. Специфические регуляторные белки при закладке передней и задней конечности. Принцип полярности: в развивающемся регенерате сохраняется полярность (д-в, Аnt-Рost)

Принцип полярной аффинности: у амф. 15-20й сомит → передняя конечность; 27-30й сомит → задняя конечность.

На примере Амфибий: белки семейства FGF - FGF 10

· индуктор образования почки конечности в эктодерме (апикальный эктодермальный гребень или шапочка у амф.);

· стимулирует образование факторов Tbx 5 → передняя почка, Tbx 4 → задняя почка. 

 

Важна компетенция структуры к ростовым факторам: компетенция к развитию конечности позвоночных есть только у латеральной мезодермы (т.е. париетальный листок - склеротом, миотом).

Индукторы передней и задней конечности: Wnt 8 c, Wnt 2 b. В начале развития обе почки конечностей одинаковы по потенциям. Потом Tbx5 и Tbx4 регулируют путь развития, они специфичны при регенерации конечности.

Паракринный белок Wnt 3 a /β-катенин индуцирует FGF 8 → нормальная конечность. Белок Axin 1 – ингибитор β-катенина, вместо конечности у аксолотля развивается спикул.

Гомеодоменные гены, экспрессирующиеся по определенной оси Hox a, b, c, d:

Hox 9-13 – в проксимо-дистальном направлении

Hox d – в Ant-проксимальном-Post-дистальном

Hox b – в основании почки конечности

 

Мутации гена Hox - d -13 → срастание пальцев кисти.

FGF 8 из АЭГ → экспрессия Hox-b-8 в апикальной части конечности, нормальная закладка.

Wnt 7 a экспрессируется в вентральном эпидермисе почки конечности.

Lmx 1 – транскрипционный фактор, делеция по его гену → отсутствие когтей/коленной чашечки  

Билет 22. Дифференцировка зачатка конечности позвоночных вдоль проксимо-дистальной оси. Роль АЕГ, ростовых факторов и Нох-генов в расчленение конечности на стилопод, зигопод и аутопод. Специфика активности гена NvHbox 1.

Фаза 3 эпиморфной регенерации конечности: бластема → прогрессивная дифференцировка. Под раневой эпителий врастают нервные волокна, на дистальном конце конечности эпителий становится столбчатым и образует апикальный эктодермальный гребень.

Роль АЭГ: чем › кл. находится под ее влиянием, тем › сохраняется способность к делению, а не к дифференцировкам.

 

А – Удаление АЕГ с поздней почки конечности и замена его на АЕГ ранней почки конечности приводит к проксимо-дистальному удвоению стилопода и зигопода; В – обратная замена приводит к утрате стилопода и зейгопода

 

 

Принцип дистализации: «кл. данного уровня знают структуру всего, что лежит дальше». Чем дистальнее ампутация, тем быстрее восстановление.

Принцип полярности: в развивающемся регенерате сохраняется полярность (д-в, Аnt-Рost).

Роль Hox- генов:

 

Транскрипты гомеобоксных генов работают только в процессе развития, у взрослых животных Hox не работают! NvHbox1 – ген Hox зеленого тритона, который экспрессируется всю жизнь. Т.е. может быть Hox-гены ответственны за способность к восстановлению.

Ростовые факторы: FGF8, FGF10, Wnt, Tbx.

Билет 23 Дифференцировка зачатка конечности позвоночных вдоль передне-задней (кранио-каудальной) оси. Роль генов dHand, Shh, белков семейства ВМР и др., Нох-генов.

Гены Hoxd экспрессируются в кранио-каудальном направлении, «напоминают» о положении конечности. Мутация Hoxd-13 → сросшиеся пальцы кисти.

У заднего края почки конечности птиц есть небольшая группа клеток, которая была названа зоной поляризующей активности (ЗПА). При удалении ЗПА пальцы не закладываются. Если удалить ЗПА и пересадить ее на передний край почки конечности, то пальцы образуются в обратном порядке: на переднем крае оказывается четвертый палец, а на заднем - второй. Если на передний край почки пересадить дополнительную ЗПА, то образуется вдвое большее число пальцев.

Удвоение пальцев крыла - результат пересадки дополнительной ЗПА на передний край почки конечности.

I. При пересадке добавочной ЗПА на передний край почки конечности образуется крыло с зеркально удвоенными пальцами. II, III и IV - номера пальцев.

II. Модель действия диффундирующего морфогена (РК), секретируемого тканью ЗПА:

А - нормальная конечность; Б - пересадка дополнительной ЗПА в переднюю область почки конечности изменяет градиент концентрации морфогена. В результате развиваются симметричные дополнительные пальцы.

А – скелет регенерата передней конечности тритона Б – скелет регенерата передней конечности после обработки ретинол пальмитатом на 15 сутки регенерации В – регенерация конечности лягушки и дополнительных структур после обработки ретинол пальмитатом на 6-9 сутки регенерации

Ген dHand – транскрипционный фактор, участвует в реализации морфогенетических потенций ретиноевой кислоты в определении дорсо-вентральной оси конечности. Экспрессируется в задней мезодерме непосредственно перед экспрессией Shh. У мышей, лишенных dHand, Shh  не экспр. в почках конечностей, и конечности развиваются очень усеченные. Эктопическая экспрессия dHand в передней области почки конечности мыши даст вторую ЗПА и дупликации пальцев.    

 

ЗПА маркирует ген Shh. Экспрессия Shh в регенерате передней конечности тритона Cynops pyrrhogaster (14 дней после ампутации):

 

 

У всех позвоночных с четырьмя конечностями естьShh. И у всех исследованных к настоящему времени животных этот ген активен в ткани ЗПА. ЕслиShh не включается как следует в течение восьмой недели развития, у эмбриона или формируются лишние пальцы, или большой палец и мизинец оказываются похожи.

     Один из эффектов гена Shh: делает пальцы одной конечности разными, отличными друг от друга. Как мы видели на примере опытов с ЗПА, какой именно палец разовьется, зависит от его близости к месту, где работаетShh.

Shh работает у всех позвоночных: от хрящевых рыб (акулы, скаты) до млекопитающих.

Noggin ┤ BMP → задерживается деградация эпидермального гребня

При оверэкспресии фактора CD -59 развиваются ущербные апикальные структуры (аутопод) у тритонов.