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

2.1. Регенерация тканей у винной мушки Drosophila
18.04.2011, 00:49

                                         

    Среди насекомых способности к регенерации существенно различаются. Если сверчок с легкостью регенерирует свои конечности (French V 1980 [ii]), то взрослая винная мушка такой способностью не обладает (Marsh, Theisen ,1999 [iii]).    Тем не менее,  винная, или как ее еще называют, плодовая мушка Drosophila melanogaster, служит очень удобным объектом для исследований морфогенеза при регенерации, так как ее генетика очень хорошо изучена, а способностью к регенерации обладают ее имагинальные диски.       Геном дрозофилы состоит из порядка 132 миллионов оснований и приблизительно 13 767 генов. Наиболее хорошо изученными из которых являются гены Hox управляемые группой белков Polycomb (PcG) так как они связаны с эпигенетическим геном silencing ([iv])  Дрозофила проходит в своем развитии личиночную стадию (Рис.2.1).

Организм взрослой мухи, называемый имаго, в основном образуется из определенных групп клеток, называемых имагинальными  клетками, которые расположены в теле личинки обособленно и называются имагинальными дисками. На стадии куколки ткани личинки разрушаются, и из имагинальных дисков образуются ткани взрослого организма. Известно 19 дисков, один из которых расположен на средней линии тела, а остальные 18 лежат попарно по бокам личинки. Диски представляют собой эпителиальные мешочки в форме сплюснутых шариков. Внешне клетки разных  имагинальных дисков различить невозможно, однако многочисленные эксперименты показали, что задолго до своей внешней дифференцировки эти клетки приобрели наследственную    специализацию, определяющую путь их дальнейшего развития  - они детерминированы (лат. determinatio — ограничение, определение).        Клетки разных имагинальных дисков детерминированы по-разному, что предопределяет образование из них определенных структур, например, крыла или ноги или глаз (Рис.2.2.)

На протяжении многих  циклов деления, при отсутствии гормонального сигнала, необходимого для запуска дифференцировки, клетки остаются детерминированными, но не дифференцируются. Это позволяет размножать клетки, пересаженные из имагинального диска личинки, в брюшке взрослых мух, которые успели «проскочить» стадию, когда гормоны запускают их дифференцировку. Таким образом, брюшко взрослой мухи может использоваться как естественная культуральная камера.     В любое время из брюшка мухи можно извлечь культивируемые клетки  имагинального диска и исследовать их детерминацию. Для этого такие клетки имплантируют личинке, и после ее метаморфоза опознают образовавшиеся из них структуры взрослой мухи,  так как при метаморфозе они дифференцируются на новом месте в ту структуру, которая соответствовала их первоначальному положению (Рис.2.3.) 

Взрослые имаго дрозофилы не способны регенерировать свои конечности, однако имагинальные диски способностью к регенерации обладают.(Hadorn,1963[xi]). В исследованиях проведенных в 60-е годы прошлого столетия  было найдено, чтоимагинальные диски  могут регенерировать после их фрагментации    или массовой гибели их клеток. Даже после уничтожения 50% клеток имагинального диска из него все же развиваются  нормальные ткани, так как оставшаяся часть ткани способна восстановить популяцию клеток  имагинального диска  и таким образом компенсировать потери (Haynie, Bryant, 1977[xii]).      Эти регенераторные способности имагинального диска  вкупе с многочисленными генетическими методами, разработанными специально для изучения дрозофилы,  делают эту муху отличной моделью для изучения регенерации (Bergantiños et al 2010[xiii], Repiso et al 2011[xiv])       Как уже было отмечено,  небольшие участки или даже отдельные клетки имагинального диска обычно остаются детерминированными для образования после метаморфоза характерных для этого участка структур взрослой мухи (Bryant,  Schneiderman, 1969 [xv], Bryant, 1975 [xvi]).

   Клетки, полученные диссоциацией дисков,  способны  реагрегировать. При этом они специфично узнают соседние клетки со сходными «планами» детерминации - избирательно агрегируют именно с ними таким образом, чтобы  воссоздать первоначальный шаблон ткани (Garcia-Bellido, 1966 [xvii])    Таким образом, имагинальные диски, как следует из вышеизложенного, являются жестко детерминированной системой клеток. Между тем наличие у имагинальных дисков способности к регенерации предполагает существование механизмов способных в какой-то мере снимать жесткие ограничения  на детерминацию и возможность частично перепрограммировать эти клетки. Действительно, было найдено, что в условиях культуры клетки имагинальных дисков иногда дифференцируются в структуры, отличные от тех, которые должны были образоваться из данного диска. Такая трансдетерминация представляет собой переход из одного наследуемого состояния в другое. Было показано, что  трансдетерминацию претерпевают не отдельные клетки, а группы клеток (Hadorn, 1978 [xviii]). При этом  трансдетерминированные клетки могут возвращаться в состояние исходной  детерминации или какой-то иной детерминации. Число таких состояний детерминации ограничено и клетки выбирают одно из них. Частота некоторых типов трансдетерминации наблюдается чаще других. Например, гениталии чаще превращаются в антенну или ногу, нога чаще превращается в крыло (Рис.2.5.)  Интересно отметить, что, несмотря на то, что в брюшке дрозофилы можно размножать клетки  имагинального  диска детерминированного на образование ноги,  никакой активации процессов регенерации  ноги у этой дрозофилы не происходит.  Очевидно, организм взрослой мухи не способен использовать эти клетки для регенерации. Здесь возможна аналогия с образованием  тератомы у взрослых млекопитающих при введении им эмбриональных  стволовых клеток. Как мы уже отмечали ранее (см. раздел 1.1.7.)  клетки  тератомы или тератокарциномы, помещенные в зародыш на стадии  бластулы, успешно участвуют в образовании химерного организма, тогда как у взрослого организма такая пересадка вызывает образование злокачественной  опухоли (Bradley et al.,1984[xxii]). Учитывая то, что по данным цитогенетического анализа, тератокарциномы, как правило, не являются результатом мутации (van Berlo et al.,1990[xxiii]) - их образование, очевидно, связано именно со «сбоем» программы развития организма.


[i]      Fengyu Song, Bingbing Li, and David L Stocum (2011) Amphibians as research

   models for regenerative medicine. Organogenesis. 2010 Jul–Sep; 6(3): 141–150 

[ii] French V (1980) Positional information around the segments of the cockroach leg.J Embryol Exp Morphol. 1980 Oct;59:281-313

[iii]  Marsh JLTheisen H.(1999) Regeneration in insects  Semin Cell Dev Biol. ;10(4):365-75.

[iv] Frédéric Bantignies,Giacomo Cavalli (2011) . Polycomb-Dependent Regulatory Contacts between Distant Hox Loci in Drosophila Cell ,  144( 2),  214-226 

[v]     Crick F.H.C., Lawrennce P.A. (1975)  Compartments and policlones in insect development. Science, 189, 340-347 

[vi]     Simpson P., Morata G. (1981) Differential mitotic rates and patterns of growth in compartments in the Drosophila wing.  Dev. Biol.85,  299-308

[vii]  Konrad Basler,Gary Struhl (1994) Compartment boundaries and the control of Drosophila limb pattern by hedgehog protein Nature 368, 208-214       

[viii]     Wright, D.A. and Lawrence, P.A. (1981) Regeneration of segment boundaries

      in Oncopeltus: Cell Lineage. Dev. Biol., 85, 328-333 

[ix]      Routhier A Bryan B Pharmacological inhibition of Rho-kinase signaling with Y-27632 blocks melanoma tumor growth. Oncol Rep. 2010 Mar;23(3):861-7.

      [x]     Landsberg FDahmann C. (2009) Increased cell bond tension governs cell sorting at the            Drosophila anteroposterior compartment boundary. Curr Biol.  Dec 1;19(22):1950-5.   Comment in: Curr Biol. 2009 Dec 1;19(22):R1028-30. 

[xi] Hadorn, E.1963. Differenzierungsleistungen wiederholt fragmentierter Teilstücke männlicher Genitalscheiben von Drosophila melanogaster nach Kultur in vivo. Dev. Biol. 7, 617–629 

[xii]  Haynie, J. Bryant, P. J. 1977. The effects of X-rays on the proliferation dynamics  of cells in the imaginal wing disc of Drosophila melanogaster. Roux’s Arch. Dev. Biol. 183, 85–100.

[xiii]Bergantiños,Serras, F. 2010 Imaginal discs: renaissance of a model for regenerative biology.Bioessays 32, 207–217.

[xiv]   Repiso A, Serras F (2011) Tissue repair and regeneration in Drosophila imaginal discs. Dev Growth Differ. 2011 Feb;53(2):177-85. doi: 10.1111/j.1440-169X.2010.01247.x.

[xv]     Bryant, P. J. & Schneiderman, H. A. 1969. Cell lineage, growth, and determination in the imaginal leg discs of Drosophila melanogasterDev. Biol. 20, 263–290

[xvi] Bryant,P.J.1975. Pattern formation in the imaginal wing disc of Drosophila   melanogaster:fate map, regeneration and duplication. J. Exp Zool. 193, 49–77

[xvii]   Garcia-Bellido, A. 1966. Pattern reconstruction by dissociated imaginal disk cells of Drosophila melanogaster. Dev. Biol. 14,278–306

[xviii]   Hadorn, E. 1978. Transdetermination. In: The Genetics and Biology of Drosophila (eds M.Ashburner & T. R. F.Wright), pp. 555–617, Academic Press, N-Y.

[xix]    Zhang X,  Lam KS.(2011) Selective inactivation of c-Jun NH2-terminal kinase in adipose tissue protects against diet-induced obesity and improves insulin sensitivity in both liver and skeletal muscle in mice. Diabetes. 2011 Feb;60(2):486-95. 

[xx]   Melanie Gettings and Stéphane Noselli  (2010) JNK Signalling Controls Remodelling of the Segment  Boundary through Cell Reprogramming during Drosophila Morphogenesis.  PLoS Biol. 2010 June; 8(6): e1000390   doi: .1371/journal.pbio.1000390. 

[xxi]   Lee N, Paro R. Suppression of Polycomb group proteins     by JNK signalling induces transdetermination in Drosophila imaginal discs. Nature. 2005;438:234–237

[xxii]   Bradley A, Evans, M., Kaufman, M.H., Robertson, E. Formation of germ-line chimaeras from embryo-derived teratocarcinoma cell lines. Nature. 1984:255-6

[xxiii]   R. J. van Berlo, A. Dam  (1990) Cytogenetic Analysis of Murine Embryo-derived Tumors. CANCER RESEARCH 50, 3416-3421, June I. 1990

 

Категория: Мои файлы | Добавил: анатомнет
Просмотров: 1458 | Загрузок: 0 | Комментарии: 2 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 1
1 EmolaDomb  
Соберем для Вас по сети интернет базу данных
потенциальных клиентов для Вашего Бизнеса
название, телефон, факс, e-mail,
имена, адреса, товары, услуги итд
Более подробно узнайте по
Телефону: +79133913837
ICQ: 6288862
Skype: s.3837
Email: prodawez@mixmail.com

Имя *:
Email *:
Код *:
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Copyright MyCorp © 2018
    Бесплатный хостинг uCoz