Индукционные взаимодействия при развитии глаз дрозофилы
Стереотипно происходящее развитие сложного глаза дрозофилы представляет собой еше одну систему, в которой возможно прямое наблюдение для идентификации отдельных клеток, прослеживая их дальнейшее развитие. Кроме того, генетика дрозофилы дает очень большие возможности для оценки роли происхождения клеток и индукционных взаимодействий между ними в дифференцировке нервной ткани. Возможно выделение мутантов, у которых нет определенного клеточного типа или у которых паттерн дифференцировки лишь незначительно нарушен, что позволяет определить их влияние на судьбу остальных клеток.
Подобная техника была использована в экспериментах Бензера, Реди, Рубина, Томсона, Цирупски и их коллег, которые исследовали дифференцировку нейронов и сопутствующих (опорных) клеток глаза.
Глаз дрозофилы состоит из набора крислаллоподобных повторяющихся единиц, называемых омматидиями ( рис. 23.10 А), каждый из которых содержит 8 фоторецепторов (R1-R8) . Первая клетка, определяющая начало дифференцировки в каждом омматидии - фоторецептор R8. Клетки R8 появляются хаотично в области нейроэпителия, и сразу после начала их диффренцировки начинается ингибирование дифференцировки ее соседей в R8. Затем начинается дифференцировка клеток R2 и R5, после чего - R4, R1 и R6 и, наконец, R7 ( рис. 23.10 В). Обнаружены две мутантные линии, в которых глаза развиваются нормально, за исключением того, что не образуется R7 ( рис. 23.10 В). Эти линии были названы sevenless (sev-) и brideof-sevenless (boss-) для обозначения отсутствия образования R7. При детальном исследовании этих мутантных линий впервые были изучены молекулярные механизмы влияния индукционных взаимодействий между клетками на дальнейшее их развитие ( Harris and Hartenstein. 1999 , Zipursky and Rubin. 1994 , Dickson. 1998 ).
Ген sevenless кодирует рецептор Sevenless (Sev) , для которого продукт экспрессии гена bride-of-sevenles , названный Boss , является лигандом . Во время развития глаз R8 индуцирует образование R7. Это происходит, когда белок Boss , экспрессируемый на поверхности клетки R8, связывается с белком Sev , расположенным на клетке-предшественнице R7 ( рис. 23.10 С). Взаимодействие между белками Boss и Sev активирует внутриклеточный домен Sev-рецептора, - тирозинкиназу , которая, в свою очередь, инициирует в клетке R7 сигнальный каскад, приводящий к ее дифференцировке. Сигнальный каскад - это сложный путь, включающий в себя последовательную активацию серии протеинкиназ (ферментов фосфорилирования белков ), что приводит к ингибированию негативного влияния и увеличению позитивного влияния на экспрессию генов R7. Большое количество сигналов, приводящих к изменениям экспрессии генов, осуществляют эти изменения через тирозинкиназы, которые управляют этими клеточными каскадами.
