Эмбриональная индукция

Молекулярные механизмы, определяющие свойства организатора

Первый ген организатора был клонирован в 1991 г. – это ген goosecoid (Cho et all., 1991).

Инъекция иРНК этого гена в вентральную область зародыша лягушки или тритона вызывает эффект эмбриональной индукции.

Несколько позже были открыты и другие гены с аналогичным действием Xlim1, HNF-3β, Xnot, Xanf-1, Otx-2, siamois, Xtwn, bozozok и др.

Эти гены оказались регуляторными. Они кодируют транкрибционные факторы, под контролем которых находятся разнообразные гены, в том числе гены секретируемых белков.

Именно эти секретируемые белки определяют способность хордо-мезодермы выступать в качестве организатора. То есть, зачатка, под управлением которого создаются предпосылки формирования комплекса дорсальных структур позвоночного животного.

Сравнительно-эмбриологический анализ показал, что ген goosecoid экспрессируется не только у амфибий, но и при гаструляции у рыб, птиц и млекопитающих.

Установленная ранее гомология Гензеновского узелка с дорзальной губой бластопора нашла свое подтверждение и в особенности экспрессии гена goosecoid и экспрессией гена Brachyury – маркера туловищной мезодермы.

У мыши первоначальная экспрессия гена goosecoid отмечена при закладке первичной полоски в задней части зародыша. Позднее, клетки экспрессирующие иРНК goosecoid смещаются в переднюю область первичной полоски а, затем обнаруживаются в передней области первичной полоски и в области Гензеновского узелка.

Дальнейшие исследования генов, отвечающих за закладку хордо-мезодермы у шпорцевой лягушки, показали наличие еще нескольких генов (более 10), которые экспрессируются в области организатора (chordin, noggin, follistatin, Frizzbi, Gerberus, Dickkopf и др.).

Эти гены поддерживают дифференциацию хордо-мезодермального зачатка и, вместе с тем, служат необходимым условием нейрализации прилегающей эктодермы.

Вырабатываемые организатором факторы дорзализации обеспечивают развитие структур и свойств, характерных для спинной области зародыша, в частности производных всех трех зародышевых листков.

Замечательная особенность всех этих белков, вырабатываемых в области организатора – то, что они все являются ингибиторами.

В опытах in vitro на эктодермальном материале было показано, что без действия указанных сигнальных белков – все клетки дифференцируются в эпидермальные структуры. Если же заблокировать этот процесс вводя комбинации сигнальных белков от указанных геов – то образуются нейральные структуры.