Раннее развитие линии половых клеток у млекопитающих
Примордиальные половые клетки у мышей впервые обнаруживаются на стадии Е7.5 (на стадии раннего зачатка, ЕВ) как скопление примерно 40 клеток, которые являются основателями популяции линии половых клеток ( Lawson and Hage, 1994 ; McLaren, 2003 ). Эти клетки позитивны по щелочной фосфатазе и локализуются в пределах экстраэмбриональной мезодермы у основания аллантоиса ( рис. 20.4 , правая панель). Клональный анализ показал, что проксимальные клетки эпибласта на стадии Е6.0-Е6.5, стадии пре-полоски (PS) и первичной полоски (ES) дают начало PGC , а также тканям экстраэмбриональной мезодермы ( Lawson and Hage, 1994 ). PGC формируются под влиянием сигнальных молекул, продуцируемым экстраэмбриональной эктодермой и первичной эндодермой ( рис. 20.3 ). Bmp4 и Bmp8b являются сигнальными молекулами, которые регулируют компетентность и спецификацию половых клеток ( Lawson et al., 1999 ).
Чтобы понять генетическую программу спецификации PGC, из единичных клеток PGC-основателей и окружающих их соматических клеток была получена кДНК ( Saitou et al., 2002 ). Для того чтобы различить PGC и соматические клетки был использован ряд маркеров. При таком скрининге сначала был идентифицирован fragilis , новый белок семейства интерферон-индуцируемых трансмембранных белков, и Stella , ядерно-цитоплазматический белок. Дальнейшие исследования показали, что fragilis экспрессируется в проксимальных клетках эпибласта на стадии Е6.25 ( рис. 20.3 ), когда они становятся компетентными для образования как PGC , так и окружающих их клеток экстраэмбриональной мезодермы . Fragilis-позитивныс клетки во время гаструляции перемещаются в задний проксимальный район. Впоследствии среди этой популяции клеток обнаруживается популяция основателей PGC, экспрессирующих stella. Одновременно в основателях PGC обнаруживается экспрессия плюрипотентных генов, включая Sox2 и Oct4 , что дает основание полагать, что PGC проявляют плюрипотентность, которая утрачивается соседними соматическими клетками. Напротив, в основателях PGC ряд генов репрессированы, включая Haxb1 и Haxa1 , экспрессия которых в этот период значительно повышается в соседних соматических клетках. Репрессия Нах генов является частью механизма, который лежит в основе репрессии соматической судьбы основателей PGC ( Saitou et al., 2002 ).
Основываясь на анализе выхода основателей ППК, очевидно, что так же как и у других организмов, репрессия соматической программы является основной особенностью специализации PGC у мышей ( Seydoux and Strome, 1999 ; Blackwell, 2004 ; Surani et al., 2004 ). Для определения кандидатов генной репрессии были проанализированы гистон лизин метилтрансферазы ( НКМТ ) с целью выяснить, существуют ли различия в их экспрессии в PGC и соседних соматических клетках. Экспрессия некоторых их этих генов, G9a , Pfm1 , Set1 и EZh2 была выявлена как в PGC-основателях, так и в соматических клетках. Однако один ген, Blimp 1 (В-lymphocyte maturation-induced protein 1), кодирующий белок, индуцирующий созревание лимфоцитов, экспрессировался только в основателях PGC, но не в соседних соматических клетках на стадии Е7 ( Ohinata et al., 2005 ). Blimp 1 является репрессором транскрипции, содержит SET/PR домен, пролин-богатый район, который может рекрутировать Groucho и HDAC26 , пять С2Н2 цинковых пальца, формирующих комплекс с G9a и кислым концом ( Shaffer et al., 2002 ; Shapiro-Shelef et al., 2003 ; Gyory et al., 2004 ; Sciammas and Davis, 2004 ). Blimp 1 впервые был идентифицирован, благодаря его роли при специализации плазматических клеток после репрессии В-клеточной программы в клетках-предшественниках ( Turner et al., 1994 ). Blimp 1 активно экспрессируется во время развития мыши ( Chang et al., 2002 ).
Детальный анализ Blimp 1 в ранних эмбрионах мыши привел к неожиданным открытиям. Было установлено, что Blimp 1 начинает экспрессироваться в проксимальных клетках эпибласта на стадии Е6.25 в начале гаструляции, сначала только в 4-6 клетках, которые находятся в непосредственном контакте с клетками экстраэмбриональной эктодермы ( рис. 20.3 ) ( Obinata et al., 2005 ). Экспрессия Blimp 1 обнаруживается на одном конце короткой оси в участке, в котором будет сформирован задний проксимальный район. Число прогрессивно увеличивается, так что на стадии средней полоски их число достигает примерно 20; они формируют плотное скопление в заднем проксимальном районе на стадии Е6.75. На стадии Е7.5, раннего зачатка (ES), число Blimp 1-позитивных клеток увеличивается примерно до 40 ( рис. 20.4 ). Эти клетки являются основателями PGC , экспрессируют классический PGC-маркер, щелочную фосфатазу, и в них начинается синтез stella ( рис. 20.3 ). Эксперименты по генетическому прослеживанию линии подтвердили, что все Blimp 1-позитивные клетки, происходящие из эпибласта на стадии Е6.25 и далее, действительно являются клетками-предшественниками линии PGC. Эти данные находятся в противоречии с ранее существовавшей гипотезой, основанной на клональном анализе, согласно которой проксимальные клетки эпибласта на стадии Е6.0- Е6.5 не являются линиями ограниченными, дающими только PGC, поскольку клональные потомки индивидуальных клеток могут давать начало как соматическим, так и половым клеткам ( Lawson and Hage, 1994 ; McLaren and Lawson, 2005 ). Это противоречие, вероятно, объясняется тем, что при клональном анализе маркированные клетки исходно могут быть Blimp 1-негативными, но при последующих делениях возникают позитивные клетки, которые дают PGC-клетки, в то время как дочерняя клетка дает соматических потомков. Механизм, который регулирует увеличение Blimp 1- позитивных клеток, пока неизвестен.
