Среда, 12.12.2018
БИОРЕГЕНЕРАЦИЯ
Меню сайта
Категории раздела
Мои файлы [33]
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Форма входа
Главная » Файлы » Мои файлы

1.7. Механизмы копирования утраченных частей организма при регенерации на примере плоских червей – планарий
[ Скачать с сервера (63.8 Kb) · Скачать удаленно () ] 24.02.2011, 18:43
1.7. Механизмы копирования утраченных частей организма при регенерации на примере плоских червей – планарий. Позиционная память. Роль стволовых клеток и апоптоза (программируемой гибели клеток) в регенерации.
 Ключевые слова: планария; полярность организма; закон позиционной памяти; стволовые соматические клетки; унипотентные, мультипотентные, плюрипотентные. стволовые соматические клетки; необласты; хроматоидные тельца; микро РНК; бластема; анатомические пропорции; апоптоз; ростовые факторы; Wnt; бета-Катенин; Hh; GSK3 - гликоген синтез киназа 3; интерактивные РНК; механизм клеточной навигации; лимит Хайфлика (Hayflick limit); тератома; тератокарцинома; химерный эмбрион; программы морфогенеза; возрастное несоответствие.
      Плоские черви, известные биологам под названием планария, обладают удивительной регенерационной способностью. Планарии имеют длину примерно 1 – 2 сантиметра. На спинной поверхности в области головы у них имеется пара глаз, тогда как на брюшной поверхности в центральной части тела у них выпирает трубчатая глотка (фаринкс) выполняющая роль рта и ануса. Нервная система их состоит из головного мозга (ганглия) и пары нервных цепочек. Внутреннее брюхо, состоящее из трех отделов, снабжает организм питательными веществами без посредства кровеносной системы, которая у планарий отсутствует (Рис. 10). Планарии имеют диплоидный геном длиной примерно 800 Mb (800 миллионов пар оснований) расположенный на четырех хромосомах (Cantarel et al., 2008[i])
      Несмотря на достаточно сложную морфологию любой даже небольшой фрагмент планарии (кроме мозга и глотки), вырезанный на участке от глаз до хвоста может регенерировать за период, не превышающий двух – трех недель в полностью восстановленное животное (Рис. 7).
     Новообразованное животное в начале, как правило, значительно меньше по размерам, но при этом повторяет пропорции исходного организма (Brondsted , 1969[ii]).
     Важной характеристикой организмов является их полярность. Морфогенез организмов удобно описывать, пользуясь системой трех осей: AP переднее – задней: от головы к хвосту (anterior - posterior); DV дорзо-вентральной: от спины к животу (dorso-ventral) и ML медиолатеральной: от середины тела к бокам (medio-lateral) которую в случае конечностей заменяет ось PD проксимодистальная: от основания к кончику.
     При регенерации планарий точно копируется как AP (передне-задняя) полярность организма (т.е. со стороны фрагмента изначально более близкого к голове образуется голова, а со стороны более близкой к хвосту образуется хвостовая часть), так и DV (дорзо-вентральная, «спина-брюхо») полярность. В то же время при продольном рассечении тела планарии происходит латеральная (боковая) регенерация. При всех направлениях регенерации на старых тканях идет восстановление недостающей половины тела).
 
 
Рис. 10. Планарии имеют достаточно сложную морфологию: на спинной поверхности в области головы у них имеется пара глаз, а на брюшной поверхности в центральной части тела у них выпирает трубчатая глотка (фаринкс).
 
Рис. 7 Каждый фрагмент регенерирует в новое животное
Головная часть фрагмента, как правило, регенерирует первой и только потом начинается регенерация хвостовой части. Время необходимое для регенерации головы при рассечении планарии на различных уровнях зависит от удаленности места разреза от головы (Рис.9). Быстрее всего регенерирует голова, если разрез делается у переднего конца червя и медленнее у заднего – хвостового (Dubois, 1949[iii]).
 
 Рис. 9 Время необходимое для регенерации головы при рассечении планарии на различных уровнях зависит от удаленности места разреза от головы.
 
 Рис. 8 А.- Существо именуемое «двуликим Янусом». Б.- «Двуликий Янус» не возникает, если нижний разрез сделать не сразу, а через некоторое время после первого.
 
Это очевидно свидетельствует о наличии полярно ориентированного градиента «голова-хвост». Обмануть эту полярность удается в том случае, если сделать очень тонкие поперечные ломтики в области «шеи» планарии. В этом случае в результате регенерации появляется очень странное существо именуемое «двуликим Янусом» в честь римского бога с двумя лицами (Morgan 1898[iv]). У этого существа с обеих сторон ломтика образуются головы, одна из которых там где ей и следовало быть, а другая в том месте, где должен был образоваться хвостовой отдел (Рис. 8).
    «Двуликий Янус» не возникает, если нижний разрез сделать не сразу, а через некоторое время после первого, когда уже достигнут определенный уровень регенерации и голова, которая начинает развиваться на переднем конце ломтика становится способной оказать регулирующее влияние на формирование хвоста на противоположном срезе ломтика. (Goss, 1969[v]),
 
Изучение последовательных этапов регенерации планарии показало, что вначале в месте разреза начинает вырастать образование, напоминающее по форме купол. Это образование, названное регенерационной почкой или бластемой (от греч. Blastos- росток) первоначально представляющее собой скопление внешне совершенно одинаковых на вид клеток, начинает расти и после нескольких последовательных стадий дифференцировки формируют те части тела, которые требуют восстановления (Reddien, Sanches Alvorado, 2004[vi]). Образованию бластемы предшествует повышение скорости деления необластов в ответ на ампутацию и их направленная миграция к месту ранения (Salo and Baguna, 1984[vii]). Наряду с образованием бластемы идет и другой процесс наиболее хорошо заметный при регенерации планарий из особенно маленьких фрагментов – это перестройка оставшегося фрагмента, необходимая для воспроизведения прежних пропорций в меньшем масштабе. Например, головной фрагмент, полученный отсечением на уровне «шеи» не только формирует бластему, но и становится уже и удлиняется. При этом на нем образуется новый фаринкс (глотка) в месте, где его раньше не было, но где он должен быть в уменьшенной копии. Одновременно размеры глаз и мозга (церебрального ганглия) пропорционально уменьшаются в соответствии с новыми масштабами (Oviedo et al, 2003[viii]; Pellettieri et al, 2010[ix]). Аналогичную перестройку можно наблюдать и при длительном голодании планарий, когда размеры животного могут уменьшиться почти в 20 раз. Показано, что уменьшение размеров животного как при голодании, так и при регенерации, связано с сокращением числа клеток, а не с уменьшением размеров клеток (Romero & Baguna, 1991[x]; Oviedo et al, 2003[xi]). Примечательно, что анатомические пропорции сохраняются, несмотря на столь значительное изменение размеров животного и числа его клеток. При восстановлении питания размеры животного возвращаются в норму за счет увеличения числа клеток путем интеркаляции (вставки) недостающих клеток опять же с соблюдением анатомических пропорций. Сокращение числа клеток при голодании или же связанной с регенерацией перестройкой тела планарии обусловлено апоптозом (генетически запрограммированной гибелью клеток) и автофагией (Gonzales-Estevez et al., 2007[xii]). Это сокращение необходимо для реорганизации в соответствии с изменившимися порядковыми номерами клеток в общем плане позиционной информации организма, координирующем его анатомические пропорции (Agata et al., 2007[xiii]). Регенерация планарии подчиняется закону позиционной памяти (Wolpert 1969[xiv]). Клетки запоминают свою позицию в исходном организме и стремятся при регенерации окружить себя клетками с соответствующими позиционными номерами. При этом определенные клетки фрагмента превращаются в организационные центры которые выделяют морфоген. Этот морфоген, действуя на соседние клетки, заставляет их дифференцироваться в соответствии с командой, задаваемой градиентом концентрации морфогена (Slack, 1987 [xv] Agata et al 200740, Meinhardt,2009[xvi]) Это вроде как человек, стоящий в очереди с номерками на руке. Если очередь разбежалась, то при ее восстановлении он вперед себя поставит того кто по порядку был впереди, а позади того, кто по порядку был позади. Если этому человеку завязать глаза и повернуть его на 180 градусов то он начнет строить очередь в обратном порядке, нарушая общий порядок. Нечто похожее происходит, если небольшой ломтик из середины тела планарии подсадить в его первоначальную позицию, но при этом повернуть на 180 градусов его дорзо-вентральную ориентацию. Тогда на теле планарии в месте, где был подсажен трансплантант, нередко формируются эктопические (от гр. ektopos – смещенный) добавочные головы или хвосты (Kato et al 2001[xvii],Carlson, 2007[xviii]). Каким образом изменяется позиционная идентичность клеток после ампутации, каким образом она скоординирована в соответствии с анатомическими и физиологическими запросами организма, с процессом регенерации пока не известно. Как будто неведомый скульптор, ваяя живое существо, не только перераспределяет, но и удаляет ненужный материал, чтобы воплотить то, что намечено генетической программой. Так же как и во времена Чарльза Дарвина, мы остаемся в неведении, каким образом клетки четко координируют свои действия, хотя исследования в этом направлении ведутся, и определенные успехи уже есть (Forsthoefel and Newmark 2009[xix], Eivers et al 2008[xx]). Какая клетка, какую роль будет выполнять? В каком месте, в какой позиции она будет находиться? Какой способ она использует для ориентации и навигации? В каком виде представлен общий целостный план развития, анатомии и морфологии организма? Как он записан? Все что мы знаем это то, что ядро живой клетки содержит всю необходимую генетическую информацию для осуществления развития и функционирования организма. Образно выражаясь, ядро выполняет в организме ту же роль, что и винчестер с жестким диском в ПК на котором записана программа. В ходе дифференцировки в разных органах начинает работать та часть генетической программы, которая командует синтезом белков в этом конкретном органе или отдельной клетке. А вот как все это скоординировано в целостный организм, увы, не ясно. Как это ни поразительно, но клетки, строящие организм, не только точно вовремя перестают расти, делиться, и принимают разную форму, они дифференцируются, а порой даже отмирают, чтобы получилась необходимая пространственная структура (Friedl P., Gilmour D. 2009[xxi]).
     Попробуем разобраться в том что известно о этих процессах на сегодняшний день.
    Клетки тканей общаются с соседними клетками с помощью химических внешних сигналов называемых ростовыми факторами. Одни клетки выделяют эти факторы, а другие реагируют на них. Одним из таких факторов является Wnt (Yazawa et al., 2009[xxii]). Сигнальная система Wnt обычно активируется при регенерации, что очевидно связано с необходимостью повысить интенсивность пролиферации (размножения) стволовых клеток (Reya, Clevers . 2005[xxiii]). Когда клетки получают Wnt, они реагируют на него снижением скорости деградации клеточных белков, так как Wnt «заставляет» разрушающий белки фермент, известный под названием GSK3 - Glycogen Synthase Kinase 3 (гликоген синтез киназа 3), оказаться в изоляции, прочно связанным с внутренней стороной мембраны так называемых мультивезикулярных телец цитоплазмы (Taelman et al, 2010[xxiv]) . Известно, что фермент GSK3 ответствен за «запуск» деградации порядка 20% клеточных белков, и в частности бета-Катенина (β-Catenin) – белка, который играет важную роль в механизме ориентации позиционной памяти (Croce, McClay,2006[xxv] Gurley et al, 2008[xxvi]) Связывание WNT и некоторых других секретируемых элементов этой сигнальной системы с рецепторами стабилизирует "β-катенин деградационный комплекс", состоящий помимо GSK3 из таких компонентов как: Axin, CKI и APC (Gurley et al, 2008). С другой стороны активация корецепторов LRP, приводит к его разрушению. Когда β-катенин- ключевой внутриклеточный элемент этого сигнального пути, накапливается в цитоплазме и входит в ядро, он активирует транскрипционные факторы TCF, регулирующие экспрессию множества генов (Adell et al,2010[xxvii]). Если увязать эти данные с данными о том, что распад MDR белков может ограничивать продолжительность жизни и способность к пролиферации стволовых клеток, не трудно представить себе механизм возникновения «бессмертных» (immortal) раковых клеток (которые, как известно (Reya, Clevers . 200570), интенсивно выделяют Wnt), а также объяснить парадокс видимого бессмертия планарий, которые в результате регенерации (при которой также интенсивно выделяется Wnt) омолаживаются (Child, 1913[xxviii], 1915[xxix]). Еще в 1825 году удалось провести эксперименты, демонстрирующие на планариях особенности механизмов регенерации.

Рис. 6. На каждой из половинок «шеи» образуется своя голова и получается двухголовая планария
 
Фотография 1. Если у планарии с двумя хвостами (1 и 3) или двумя головами (6 и 7) отрезать лишнее ( 2, 4, 6, 7) то на их месте лишние хвосты и головы не восстанавливаются. Вместе с тем отрезанные хвосты и головы регенерируют в нормальную планарию. Нормальная регенерация происходит и в том случае, когда после удаления лишнего отсекают и оставшуюся голову (8, 9) или хвост (5).

Если удалить голову животного и через переднюю часть тела – «шею» сделать продольный разрез до глоточного отверстия, расположенного в середине нижней брюшной поверхности, то через некоторое время в результате регенерации на каждой из половинок «шеи» образуется своя голова и получается двухголовая планария. (рис.11). Интересно отметить, что если отрезать у двухголовой планарии одну из двух голов, то она вновь не регенерирует. Точно также не регенерирует дополнительный хвост (Herbert et al,1926[xxx]). Оставшаяся культя постепенно деградирует и образуется нормальная планария (Рис. 12.). Отрезанная голова или хвост также регенерируют в обычную планарию. Если отрезать одновременно обе головы выше «шеи», то обе и регенерируют. Неспособна к регенерации отделенная от тела глотка (фаринкс) и головной мозг (ганглий) отрезанный выше глаз (Gentile et al., 2011[xxxi]). В проведенных в 2008 году экспериментах было показано, что в том случае если подавлено выделение β-катенина-1 у планарии S. mediterranea (Smed-β-catenin-1), бластема при регенерации дифференцируется в голову, независимо от полярности регенерирующего фрагмента. Более того если погрузить фрагменты планарии в раствор, содержащий двухцепочечные интерактивные РНК - RNAi (не путать с информационной РНК), избирательно подавляющие активность генов-мишеней (Newmark et al.,2003[xxxii]) (в данном случае ген Smed-β-catenin-1), то при регенерации образуются две головы с головным мозгом и глазами расположенными как у Двуликого Януса.(Iglesias et al., 2008[xxxiii]). Более того у интактного (неповрежденного) животного, которому незачем регенерировать, хвост начинает превращаться в голову (Gurley et al., 2008[xxxiv], Petersen , Reddien 2008[xxxv]).
      Прямо противоположный результат дает избыточная активация «сигнала» Wnt /β- катенин (Wnt/β-catenin). При гиперактивации этого сигнала происходит образование хвоста из бластемы, которая предназначалась для образования головы (Gurley et al., 2008). Важно, что при этом, однако не происходит дальнейшего изменения AP полярности (Kobayashi et al .2007[xxxvi]). Аналогичным образом действует и связанный с эволюционно консервативным рецептором ростового фактора фибробластов FGFR (fibroblast growth factor receptor) ген nou-darake, который ограничивает дифференцировку тканей мозга только в пределах переднего участка и не меняет общую AP полярность (Cebrià et al.,2002[xxxvii]).
    Из этого следует, что механизмы, которые определяют осевую полярность, могут быть разобщены с теми, которые контролируют морфогенез и дифференцировку (Felix, Aboobaker 2010[xxxviii]).
   В определении полярности регенерации участвует также сигнальный путь Хеджехог - Hedgehog (Hh) – который регулирует сигнализацию Wnt/β-катенина (Rink et al., 2009[xxxix], Yazawa et al., 2009[xl]). Понижение уровня сигнала Hh с помощью Hh интерактивной РНК (Hh RNAi) ингибирует регенерацию хвоста. Активация Hh пути с помощью Патчед РНКи (patched RNAi ) приводит к избыточному образованию wnt патчед-1 (wntP-1) и регенерации хвостов вместо голов с передней стороны (Petersen , Reddien , 2009 [xli]). Одновременное ингибирование WntP-1 и гена Патчед (Патчед обычно ингибирует сигнал Hh) возвращает высокий уровень Hh и приводит к регенерации голов с обеих сторон. За дорзовентральную (спина – брюхо) полярность (DV) у планарий очевидно отвечает костный морфогенетический белок (bone morphogenetic protein - BMP). Инактивация сигнализации регулируемой этим фактором приводит к смене дорзовентральной ориентации, сопровождаемой удвоением нервных цепочек и головного мозга (Molina et al.,2007[xlii], Orii , Watanabe et al.,.2007[xliii], Reddien et al., 2007[xliv]). В некоторых случаях при этом на спинной стороне даже образуется вторая планария сросшаяся с первой как Сиамские близнецы (Molina et al.,200755).
     Процесс дорзовентральной ориентации при регенерации, как у планарий, так и у позвоночных (например, у лягушек Xenopus), регулируется, как минимум, двумя сигнальными регуляторами: BMP и анти-дорзализационным морфогенетическим белком (anti-dorsalizing morphogenetic protein – ADMP). Это свидетельствует об эволюционной консервативности механизмов активации и ингибирования дорзовентральной ориентации при морфогенезе. Помимо BMP и ADMP в регуляции участвуют ингибиторы: хордин (chordin) и ноггин (noggin). У планарий семейство генов ноггин насчитывает порядка десяти членов, которые подразделяются на собственно гены noggin (nog) и ноггино-подобные noggin-like (nlg) гены, которые отличаются тем, что содержат небольшую аминокислотную вставку в функциональном домене. При этом, в то время как гены ноггин действуют как обычно путем ингибирования BMP, силенсинг гена nlg8 планарий активирует эктопический нейрогенез и повышает уровень вентрализирующей bmp(RNAi), т.е. продукт гена noggin-like содействует BMP, а не ингибирует действие BMP как продукт гена noggin (Molina, 2011[xlv]) Помимо вышеописанных Wnt/β-катенина и Hh найдены и другие факторы ответственные за регуляцию полярности регенерации, что свидетельствует о необыкновенной сложности механизмов клеточной навигации при регенерации (Gurley et al., 2010[xlvi], Oviedo et al., 2010[xlvii]) Удивительная способность планарии к регенерации связана с особыми клетками, называемыми необластами. Эти клетки являются стволовыми соматическими клетками (Adult Somatic Stem Cells – ASSC). ASSC это клетки, которые сами не являясь терминально дифференцированными (т.е. прошедшими специализацию до конца) предназначены для производства специализированных клеток. Они способны многократно делиться. При делении каждая дочерняя клетка стоит перед выбором: остаться стволовой клеткой, какой была родительская или встать на путь, необратимо ведущий к полной дифференцировке. Это отличает их от дифференцированных клеток, которые обычно сами делиться не могут. Те стволовые клетки, которые порождают только один вид дифференцированных клеток, называют унипотентными, те которые порождают несколько видов дифференцированных клеток мультипотентными, а способные дать начало целому организму – плюрипотентными. Необласты планарий во время регенерации способны дать начало не только всем типам соматических клеток необходимых для восстановления морфологии планарии, но даже зародышевым клеткам необходимым для полового размножения планарий (Sato et al 2006[xlviii], Wang et al 2007[xlix]). Необласты составляют примерно 25-30 % всех клеток организма планарии (Shibata et al, 2010[l]), что примерно в несколько тысяч раз больше чем число ASSC у млекопитающих. (Для сравнения: у человека, например, количество взрослых мезенхимальных стволовых клеток обеспечивающих постоянную замену твердых тканей организма к 15 годам не превышает одной – двух клеток на 100 тысяч, а к 60 годам падает до одной клетки на миллион (Caplan, 2008[li])). Если облучить планарии рентгеновскими лучами то при определенной дозе облучения они теряют способность к регенерации, что связано с повреждением необластов (Wolf and Dubois, 1948[lii]). Способность к регенерации у облученных планарий удается восстановить инъекциями выделенных необластов (Kobayashi et al 2008[liii]). Это с одной стороны свидетельствует об отмеченной выше плюрипотентности необластов, а с другой говорит о том, что необласты способны реагировать на запросы организма. Особенностью необластов является увеличенное соотношение ядро- цитоплазма. В тонкой прослойке цитоплазмы можно различить помимо свободных рибосом и митохондрий еще и так называемые цитоплазматические хроматоидные тельца, представляющие собой округлые, плотные структуры, не окруженные какой либо мембраной. Хроматоидные тельца являются отличительной особенностью необластов. Их число и размеры сильно уменьшаются при дифференцировке. Можно поэтому предположить, что хроматоидные тельца поддерживают способность необласта оставаться ASSC (Solana et al.2010[liv]). Эти структуры являются РНП гранулами так как они разрушаются при обработке рибонуклеазой. Предполагается, что хроматоидные тельца необластов участвуют в посттранскрипционной регуляции. В этих механизмах принимают участие несколько РНК-связывающих белков и микро РНК (miRNA) хроматоидных телец (Friedländer et al, 2009[lv]).
  Роль микроРНК в этих процессах стала проясняться только недавно (Grillari, Grillari-Voglauer 2010[lvi]). Показано что малые РНК участвуют в реализации регенеративной способности планарии Schmittea mediterrenea. Так «нокдаун гена» Smed-Ago1 с помощью РНК интеренференции приводит к резко выраженным нарушениям процесса регенерации и существенному сокращению популяции необластов, что, очевидно, свидетельствует об участии микроРНК в процессах регенерации и функционировании необластов.
    То, что планарии легко регенерируют из маленьких кусочков, содержат большое количество ASSC (Handberg-Thorsager et al., 2008[lvii]), очень легко размножаются в условиях лаборатории, содержат многие белки аналогичные человеческим белкам (Mineta et al., 2003[lviii]), а геном их к настоящему времени достаточно изучен, делает их очень удобной моделью для исследований в области регенеративной биологии и медицины (Gentile et al., 2011[lix]).
     Кроме того планарии могут служить отличной моделью для исследования морфогенеза. Их удивительная способность восстанавливать при регенерации анатомические пропорции своего тела очень важна для развития биоинженерии тканей и органов (Saltzman 2007[lx] , Adell et al,2010).
    То, что стволовые клетки планарий способны неограниченно делиться - в отличие от стволовых клеток человека, число делений которых ограничено так называемым лимитом Хайфлика (Hayflick limit (Hayflick, 1965)) и не превышает 40-50 делений – делает их также удобной моделью для исследования причин возрастного снижения числа стволовых клеток у человека (Rodier, Campisi, 2011[lxi]).
     Другое важное отличие стволовых клеток планарии от ASSC человека заключающееся в том, что они способны неограниченно делиться и при этом не превращаются в раковые клетки, может помочь в разгадке тайны ограничений регенерационной способности у человека.
     Планарии с легкостью регенерируют свой мозг, тогда как у человека регенерация даже одной нервной клетки невозможна (Sun & He, 2010[lxii], Cebrià 2007[lxiii]).
    Инъекции необластов (Kobayashi et al 2008) не ведет к образованию у планарии тератомы – опухоли в которой представлено множество разновидностей дифференцированной ткани вперемешку со стволовыми клетками, которые продолжают делиться, и образуют нечто сходное с каллусом (см. раздел 1.2.). А у взрослого человека и других млекопитающих трансплантация плюрипотентных или эмбриональных стволовых клеток обычно приводит к образованию тератомы (Gutierrez-Aranda, 2010[lxiv]), которая затем может превратиться в злокачественную опухоль – тератокарциному (Martin 1980[lxv]). Если, однако, поместить клетки тератокарциномы в ранний зародыш млекопитающего (на стадии бластоцисты), то они включаются в состав клеточной массы бластоцисты и из такого химерного (то есть состоящего из клеток от разных организмов) эмбриона нередко развивается нормальное химерное животное. Почти во всех органах и тканях таких животных часть дифференцированных клеток происходит из клеток тератокарциномы, которые совместно с клетками нормального происхождения участвуют в построении здорового организма (Papaioannou et al.,1978[lxvi]).
 
Рис. 13. Если поместить клетки тератокарциномы в ранний зародыш млекопитающего (на стадии бластоцисты), то они включаются в состав клеточной массы бластоцисты и из такого химерного (то есть состоящего из клеток от разных организмов) эмбриона нередко развивается нормальное химерное животное. Почти во всех органах и тканях таких животных часть дифференцированных клеток происходит из клеток тератокарциномы, которые совместно с клетками нормального происхождения участвуют в построении здорового организма (Papaioannou et al.,1978). Аналогичная трансплантация клеток тератокарциномы или эмбриональных клеток во взрослый организм неизменно приводит к развитию тератокарциномы. У планарий такой зависимости от возраста нет.

Очевидно, что взаимодействие ткани взрослых млекопитающих с эмбриональными стволовыми клетками приводит к «сбою» программы морфогенеза из-за возрастного несоответствия (обусловленного биомаркировкой возрастных изменений с помощью специальных микроРНК). В роли таких биомаркеров ([lxvii]) могут выступать так называемые онкогенные миРНК, такие как, например miR-19, и некоторые другие члены кластера miR-17-92 (Grillari et al., 2010[lxviii]), а также микро РНК miR-302–367 (Barroso-delJesus et al., 2010 [lxix]). Исследование планарий позволит понять, почему у планарий, где такая программа достаточно простая такие «сбои» не возникают.
 

[i] Cantarel B.L., Korf I., Robb S.M., Parra G., Ross E., Moore B., Holt C., Sanchez Alvarado A., Yandell M .(2008) MAKER: an easy-to-use annotation pipeline designed for emerging model organism genomes. Genome Res. 18, 188–196
[ii] Brondsted H.V. (1969) Planarian Regeneration. N-Y. Pergamon Press.
[iii] Цитировано по Reddien P.W., Sanches Alvorado A. (2004) Fundamentals of Planarian Regeneration. Ann. Rev. Cell Dev. Biol., 20, 725-757.
[iv] Morgan TH. 1898. Experimental studies of the regeneration of Planaria maculata. Arch Entwickelungsmech Org 7:364–397.
[v] Goss R. (1961) Principles of Regeneration. N-Y, Acad. Press
[vi] Reddien P.W., Sanches Alvorado A. (2004) Fundamentals of Planarian Regeneration. Ann. Rev. Cell Dev. Biol., 20, 725-757.
[vii] Salo E. and Baguna J, (1984) Regeneration and pattern formation in planarians. 1. The pattern of mitosis in anterior and posterior regeneration in Dugessia tigrina, and a new proposal for blastema formation. J. Embriol. Exp. Morphol. 83, 63-80
[viii] Oviedo N.S., Newmark P.A., Sanches Alvorado A., (2003) Allometric scaling and proportion regulation in the freshwater planarian Schmidtea mediterranea. Dev. Dyn. 226, 326-333
[ix] Pellettieri J. Fitzgerald P. Watanabe S. Mancuso J. Green D.R., Sanches Alvorado A . (2010) Cell Death and Tissue Remodelling in Planarian Regeneration . Dev. Biol.
[x] Romero R. & Baguna J. (1991) Quantitative cellular analysis of growth and reproduction of freshwater planarians. 1. A cellular description of the intact organism. Invert. Reprod. Dev. 19, 157-165
[xi] Oviedo N.S., Newmark P.A., Sanches Alvorado A., (2003) Allometric scaling and proportion regulation in the freshwater planarian Schmidtea mediterranea. Dev. Dyn. 226, 326-333
[xii] Gonzales-Estevez C. Felix D.A., Abobaker A.A., Salo E., (2007) Gtdap-1 promotes autophagy and is required for planarian remodeling during regeneration and starvation PNAS USA 104, 13373-13378
[xiii] Agata K., Saito Y., Nakajima E. (2007) Unifying principles of regeneration 1: Epimorphosis versus morphallaxis. Dev. Growth Differ. 49, 73-78
[xiv] Wolpert L. 1969. Positional information and the spatial pattern of cellular differentiation. J Theor Biol 25:1–47
[xv] Slack JMW. 1987. Morphogenetic gradients-past and present. Trends Biol Sci 12:200–204
[xvi] Meinhardt H. (2009) Beta-catenin and axis formation in planarians. Bioessays 31:5–9
[xvii] Kato, K., Orii, H., Watanabe, K. & Agata, K. (2001). Dorsal and ventral positional cues required for the onset of planarian regeneration may reside in differentiated cells Dev. Biol. 233, 109–121
[xviii] Carlson B.M. (2007) Principles of Regenerative Biology. Amsterdam. Elsevier Acad. Press
[xix] David J. Forsthoefel and Phillip A. Newmark (2009) Emerging patterns in planarian regeneration Curr Opin Genet Dev; 19(4): 412–420.
[xx] Edward Eivers, Luis C. Fuentealba, and E.M. De Robertis (2008) Integrating positional information at the level of Smad1/5/8 Curr Opin Genet Dev. 18(4): 304–310
[xxi] Peter Friedl & Darren Gilmour (2009) Collective cell migration in morphogenesis, regeneration and cancer . Nature Reviews Molecular Cell Biology 10, 445-457
[xxii] Shigenobu Yazawa, Yoshihiko Umesono, Tetsutaro Hayashi, Hiroshi Tarui, and Kiyokazu Agata (2009) Planarian Hedgehog/Patched establishes anterior–posterior polarity by regulating Wnt signaling Proc Natl Acad Sci U S A; 106(52): 22329–22334.
[xxiii] Reya T, Clevers H. (2005). Wnt signalling in stem cells and cancer. Nature 434:843–850
[xxiv] Taelman VF, Dobrowolski R, Plouhinec JL, Fuentealba LC, Vorwald PP, Gumper I, Sabatini DD, De Robertis EM. (2010) Wnt signaling requires sequestration of glycogen synthase kinase 3 inside multivesicular endosomes. Cell. 143(7); 1136-1148
[xxv] Croce JC, McClay DR. 2006. The canonical Wnt pathway in embryonic axis polarity. Semin Cell Dev Biol 2:168–174
[xxvi] Kyle A. Gurley, Jochen C. Rink, and Alejandro Sánchez Alvarado (2008) β-Catenin Defines Head Versus Tail Identity During Planarian Regeneration and Homeostasis: Science. 2008; 319(5861): 323–327
[xxvii] Adell T., Cebrià F., Saló E. (2010) Gradients in Planarian Regeneration and Homeostasis. Cold Spring Harb Perspect Biol., 2, a000505
[xxviii] Child C.M. (1913) The asexual cycle in Planaria velata in relation to senescence and rejuvenescence, Biol. Bull. Wood’s Hole, 25, 181-197
[xxix] Child, C.M.,(1915) Senescence and Rejuvenescence. University of Chicago Press, Chicago, IL
[xxx] Herbert W. Rand and Mildred Ellis (1926) Inhibition of Regeneration in Two-Headed or Two-Tailed Planarians Proc Natl Acad Sci U S A. September; 12(9): 570–574
[xxxi] Luca Gentile, Francesc Cebrià, and Kerstin Bartscherer (2011) The planarian flatworm: an in vivo model for stem cell biology and nervous system regeneration Dis Model Mech. 2011 January; 4(1): 12–19.
[xxxii] Newmark P.A., Reddien P.W., Cebria F., Sanchez Alvarado A.(2003). Ingestion of bacterially expressed double-stranded RNA inhibits gene expression in planarians. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 11861–11865
[xxxiii] Iglesias et al., 2008 Iglesias M., Gomez-Skarmeta J.L., Salo E., Adell T. (2008). Silencing of Smed-betacatenin1 generates radial-like hypercephalized planarians. Development 135, 1215–1221.
[xxxiv] Gurley K.A., Rink J.C., Sanchez Alvarado A.(2008). Beta-catenin defines head versus tail identity during planarian regeneration and homeostasis. Science 319, 323–327
[xxxv] Petersen C.P., Reddien P.W. (2008). Smed-betacatenin-1 is required for anteroposterior blastema polarity in planarian regeneration. Science 319, 327–330.
[xxxvi] Kobayashi C, Saito Y, Ogawa K, Agata K. 2007. Wnt signaling is required for antero-posterior patterning of the planarian brain. Dev Biol 306:714–724
[xxxvii] Cebrià F, Kobayashi C, Umesono Y, Nakazawa M, Mineta K, Ikeo K, Gojobori T, Itoh M, Taira M, Sánchez Alvarado A, Agata K. (2002) FGFR-related gene nou-darake restricts brain tissues to the head region of planarians. Nature 419:620–624
[xxxviii] Felix D.A., Aboobaker A.A. (2010). The TALE class homeobox gene Smed-prep defines the anterior compartment for head regeneration. PLoS Genet. 6, e1000915
[xxxix] Rink J.C., Gurley K.A., Elliott S.A., Sanchez Alvarado A.(2009). Planarian Hh signaling regulates regeneration polarity and links Hh pathway evolution to cilia. Science 326, 1406–1410
[xl] Yazawa S., Umesono Y., Hayashi T., Tarui H., Agata K. (2009). Planarian Hedgehog/Patched establishes anterior-posterior polarity by regulating Wnt signaling. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 22329–22334
[xli] Petersen CP, Reddien PW. 2009 A wound-induced Wnt expression program controls Planarian regeneration polarity. Proc Natl Acad Sci USA.;106:17061–17066
[xlii] Molina M.D., Salo E., Cebria F. (2007). The BMP pathway is essential for re-specification and maintenance of the dorsoventral axis in regenerating and intact planarians. Dev. Biol. 311, 79–94
[xliii] Orii H., Watanabe K. (2007). Bone morphogenetic protein is required for dorso-ventral patterning in the planarian Dugesia japonica. Dev. Growth Differ. 49, 345–349
[xliv] Reddien P.W., Bermange A.L., Kicza A.M., Sanchez Alvarado A.(2007). BMP signaling regulates the dorsal planarian midline and is needed for asymmetric regeneration. Development 134, 4043–4051
[xlv] Molina, M. Dolores; Neto, Ana; Maeso, Ignacio; Gómez-Skarmeta, José Luis; Saló, Emili; Cebrià, Francesc. "Noggin and noggin-like genes control dorsoventral axis regeneration in planarians”. Current Biology, 2011, doi:10.1016/j.cub.2011.01.016
[xlvi] Gurley K.A., Elliott S.A., Simakov O., Schmidt H.A., Holstein T.W., Sanchez Alvarado A.(2010). Expression of secreted Wnt pathway components reveals unexpected complexity of the planarian amputation response. Dev. Biol. 347, 24–39
[xlvii] Oviedo N.J., Morokuma J., Walentek P., Kema I.P., Gu M.B., Ahn J.M., Hwang J.S., Gojobori T., Levin M. (2010). Long-range neural and gap junction protein-mediated cues control polarity during planarian regeneration. Dev. Biol. 339, 188–199
[xlviii] SatoSato, K., Shibata, N., Orii, H., Amikura, R., Sakurai, T., Agata, K., Kobayashi, S. & Watanabe, K. (2006). Identification and origin of the germline stem cells as revealed by the expression of nanos-related gene in planarians. Dev. Growth Differ. 48, 615–628
[xlix] Wang, Y., Zayas, R. M., Guo, T. & Newmark, P. A. (2007). Nanos function is essential for development and regeneration of planarian germ cells. Proc. Natl Acad. Sci. USA 104, 5901–5906
[l] Shibata Norito, Labib Rouhana, Kiyokazu Agata (2010) Cellular and molecular dissection of pluripotent adult somatic stem cells in planarians Development, Growth & Differentiation 52 (1), 27-41
[li] Caplan A.I. Цитировано по Каплан А. (2008) Клетка спасает ткань . В мире науки. 6, 18-20
[lii] Wolff, E. & Dubois, F. (1948). Suy la migration des cellules de régénération chez les planaires. Rev. Suisse Zool. 55, 218–227
[liii] Kobayashi, K., Hashiguchi, T., Ichikawa, T., Ishino, Y., Hoshi, M. & Matsumoto, M. (2008). Neoblast-enriched fraction rescues eye formation in eye-defective planarian ‘menashi’ Dugesia ryukyuensis. Dev. Growth Differ. 50, 689–696
[liv] Jordi Solana, Paul Lasko, and Rafael Romero.( 2009) Spoltud-1 is a chromatoid body component required for planarian long-term stem cell self-renewal Dev Biol., 15; 328(2): 410–421
[lv] Marc R. Friedländer, Catherine Adamidi, Ting Han, Svetlana Lebedeva, Thomas A. Isenbarger, Martin Hirst, Marco Marra, Chad Nusbaum, William L. Lee, James C . Jenkin, Alejandro Sánchez Alvarado, John K. Kim, and Nikolaus Rajewsky. ( 2009) High-resolution profiling and discovery of planarian small RNAs. Proc Natl Acad Sci U S A, 106(28): 11546–11551
[lvi] Grillari J, Grillari-Voglauer R (2010) Novel modulators of senescence, aging and longevity: Small non-coding RNAs enter the stage. Exp Gerontol. 2010 Apr; 45(4):302-11.
[lvii] Handberg-Thorsager M., Fernandez E., Salo E. (2008). Stem cells and regeneration in planarians. Front. Biosci. 13, 6374–6394
[lviii] Mineta K., Nakazawa M., Cebria F., Ikeo K., Agata K., Gojobori T. (2003). Origin and evolutionary process of the CNS elucidated by comparative genomics analysis of planarian ESTs. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100, 7666–7671
[lix] Gentile L., Cebria F., Bartscherer K. (2011) The planarian flatworm: an in vivo model for stem cell biology and nervous system regeneration. Dis. Model Mech., 4(1); 12-19
[lx] Saltzman W.M.,(2007) Tissue Engineering: Principles for the Design of replacement Organs and Tissues
[lxi] Rodier F., Campisi J., 2011 Review. Four faces of cellular senescence. The Rockefeller University Press. Published February 14, 2011., doi: 10.1083/jcb.201009094
[lxii] Sun F., He Z. (2010). Neuronal intrinsic barriers for axon regeneration in the adult CNS. Curr. Opin. Neurobiol. 20, 510–518
[lxiii] Cebrià F. (2007). Regenerating the central nervous system: how easy for planarians! Dev. Genes. Evol. 217, 733–748
[lxiv] Ivan Gutierrez-Aranda, (2010) Human Induced Pluripotent Stem Cells Develop Teratoma More Efficiently and Faster than Human Embryonic Stem Cells Regardless of the Site of Injection. Stem Cells. 2010;28:1568-1570
[lxv] Martin C.R. (1980) Teratocarcinomas and mammalian embriogenesis. Science, 209, 768-776
[lxvi] Papaioannou V.E., Gardner R.L., Mc Burney M.V., Babinet C., Evans M.J., (1978) Participation of cultured teratocarcinoma cells in mouse embriogenesis. J. Embriol.Exp. Morphol., 44, 93-104
[lxvii] Luv Kashyap (2011) Can microRNAs act as biomarkers of aging? Bioinformation 5(9): 396-397
[lxviii] Grillari J, Hackl M, Grillari-Voglauer R.(2010) miR-17-92 cluster: ups and downs in cancer and aging. Biogerontology. 2010 Aug;11(4):501-6.
[lxix] Barroso-delJesus, A., Lucena-Aguilar, G., Sanchez, L., Ligero, G., Gutierrez-Aranda, I., Menendez, P.(2011) The Nodal inhibitor Lefty is negatively modulated by the microRNA miR-302 in human embryonic stem cells.

Категория: Мои файлы | Добавил: анатомнет
Просмотров: 3992 | Загрузок: 204 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Copyright MyCorp © 2018
    Бесплатный хостинг uCoz