Навигация конусов роста аксонов в спинном мозге
Хороший пример разнообразия механизмов и молекул, которые используют конусы роста для навигации к своим клеткам-мишеням, представляют аксоны комиссуральных интернейронов спинного мозга позвоночных. В раннем периоде развития комиссуральные интернейроны, лежащие в дорзальной части спинного мозга, "выпускают" аксоны, которые начинают расти в вентральном направлении, пересекая среднюю линию , и затем растут вдоль спинного мозга по направлению к своим синаптическим мишеням ( рис. 23.24 ).
Аксоны комиссуральных нейронов первоначально привлекаются к вентральной средней линии белком нетрин-1 , растворимым хемоаттрактантом , образуемым специальными клетками базальной пластинки, лежащими вдоль средней линии спинного мозга ( рис. 23.24 А). Нетрин-1 взаимодействует с рецептором DCC , экспрессируемым комиссуральными нейронами, который упоминался ранее из-за своего взаимодействия с молекулами клеточной адгезии , см. рис. 23.20 ). Существование растворимого фактора, образующегося в базальной пластинке и способного привлекать (attract) аксоны комиссуральных нейронов, было впервые показано при культивировании кусочков дорэальной части спинного мозга либо изолированно, либо вместе с кусочками базальной пластинки ( рис. 23.25 ). Аксоны комиссуральных нейронов растут четко по направлению к базальной пластинке, даже если эксплантаты находятся друг от друга на расстоянии нескольких сотен микрон. Эта дистанция слишком велика для того, чтобы ее прошел филоподий конуса роста аксона, и требует растворимого фактора. Такой Фактор, нетрин-1 , входящий в семейство секреторных белков , характеризуется сходством доменов с N-концевыми доменами гамма-цепи ламинина-1 ( рис. 23.25 А). Гомологи нетрина играют роль в росте аксонов также у дрозофллы и С. elegans .
Далее аксоны кокиссурального нейрона пересекают вентральную среднюю линию, что они делают только однажды, оставаясь таким образом на контралатеральной стороне ( рис. 23.24 В, С). Это пересечение облегчается взаимодействиями между двумя адгезивными молекулами клеточной поверхности: молекулой TAG-1 , которая экспрессируется на поверхности аксона спаечного нейрона , и молекулой NrCAM , экспрессируемой на клетках базальной пластинки. После пересечения средней линии экспрессия TAG-1 в аксонах ингибируется сигналами от клеток базальной пластинки, под действием этих сигналов в аксонах начинает синтезироваться белок robo . Robo представляет собой рецептор для другого белка slit , высвобождаемого клетками базальной пластинки. Взаимодействие между slit и robo отталкивает конусы роста комиссуральных интернейронов . Потеря аттракции к TAG-1 - NrCAM - контакту и приобретение коротко-дистантного отталкивающего взаимодействия slit-robo предупреждают возможное повторное пересечение аксоном средней линии.
Slit и нетрин-1 также диффундируют из базальной пластинки для отталкивания конусов роста мотонейронов . Такие отталкивающие взаимодействия направляют аксоны мотонейронов прочь от спинного мозга в направлении периферии ( рис 23 24 D).
