Головна
Реферати » Реферати з біології » Cігнальние шляху клітин в онтогенезі тварин

Cігнальние шляху клітин в онтогенезі тварин

крила в імагінальний диску (Fleming et al ., 1990). Показано, що клітини S2, експресуючі Ser, утворюють агрегати з клітинами, експресуючими Notch (Speicher et al., 1994). В узагальнених для різних тварин схемах шляху Notch подібні за структурою і функції білки Delta і Serrate у Drosophila melanogaster і Lag2 у C. elegans об'єднують в одне сімейство DSL трансмембранних лігандів.

Зусиллями багатьох дослідницьких груп за останнє десятиліття показано, що під впливом зв'язування з лігандами змінюється конформація білка рецептора Notch, і він стає субстратом для різних протеаз. Металопротеази з сімейства ADAM розщеплюють рецептор у позаклітинному домені, залишаючи в його молекулі 11-12 амінокислот від позаклітинного домену. Внутрішньоклітинний домен після цього залишається прикріпленим до клітинної мембрани. Відносно недавні дані дозволяють пов'язувати таке розщеплення рецептора Notch у Drosophila melanogaster з металопротеазою Kuzbanian (Lieber et al., 2002). Є й інші думки про роль в ланцюзі передачі Notch-сигналу трансмембранного білка Kuzbanian. Одні вважають ймовірним його участь в протеолізіс позаклітинної частини Notch-білка на стадіях дозрівання рецептора і просування його до клітинної мембрани, необхідних для взаємодії Notch-рецептора з лігандами. Утворений після цього за допомогою дисульфідних містків димер Notch втрачає внутрішню частину EGF-повторів у позаклітинному домені (Pan, Rubin, 1997). Інші припускають, що Kuz на поверхні секретуючих клітин бере участь в процессинге Delta, визволяй його позаклітинний домен для зв'язування з Notch (Qi et al., 1999). Характер генетичних взаємодій kuz і N, Ser, E (spl) m8 і H, дозволив припустити, що трансмембранний Kuz бере участь в ланцюзі передачі Notch-сигналу на стадії, що передує Su (H). Kuz експресується в ембріональній нейроектодерми і личиночном очному імагінальний диску.

На наступному етапі процесингу рецептора спостерігається розщеплення під внутрімембранном домені білка або в безпосередній близькості від мембрани. На підставі отриманих на сьогоднішній день даних найкращим кандидатом на участь у цьому внутрімембранном розщепленні вважається фермент Presenilin (PS). Відомо, що білки PS і Notch фізично асоціюють між собою і утворюють комплекс в клітинній мембрані (Ray et al., 1999). Іммуноокрашіваніе PS- і нормальних очних дисків показує, що субклітинних локалізація і розподіл Notch і Delta y них приблизно однакові. У той час як рівень Notch-білка і його локалізація в клітинній мембрані у PS - ембріонів не відрізняється від дикого типу, транспорт внутрішньоклітинної частини Notch в ядро ??залежить від генотипу по PS. Використання конструкцій з сигнальними генами показало, що активована форма Nint, в якій делетіровани позаклітинна і трансмембранная частини білка, досягає ядер в відсутність активності PS. Білок NEGF, в якому видалено тільки позаклітинний район, не накопичується в ядрах PS - ембріонів (Ye et al., 1999; Mumm, Kopan, 2000; Struhl, Greenwald, 2001). В результаті контрольованого ферментом PS протеолізіс в районі внутрімембранного домену внутрішньоклітинна частина білка Notch звільняється від мембрани і набуває здатність пересуватися і доставляти сигнал в ядро ??(Struhl, Adashi, 1998; Mumm, Kopan, 2000). В свою чергу, екстраклеточной домен білка Notch піддається транс-ендоцитозу в клітинах, що експресують ліганд (Parks et al., 2000).

Активоване внутрішньоклітинний домен білка рецептора Notch за участю анкірінових сdc10 повторів зв'язується з регуляторами транскрипції групи CSL (CBF1, Su (H), Lag-1), до яких відноситься Su (H) у Drosophila melanogaster. Білок Su (H) в культурі клітин S2, несучих конструкцію з повнорозмірною копією Su (H), локалізується переважно в ядрі. Після одночасної трансфекції в S2 повнорозмірних копій генів Su (H) і Notch білки Su (H) і Notch виявляються в цитоплазмі з однаковою варіацією їх відносних рівнів в різних частинах клітини. У разі коли трансфекція виконана з використанням послідовності Notch-локусу, делетірованной по сdc10-району, колокалізація білків не спостерігається і Su (H) спочатку концентрується в ядрі. В системі трансформованих дріжджів повнорозмірний білок Su (H) асоціюється з внутрішньоклітинним сегментом Notch, якщо тільки він містить всі 6 cdc10-повторів. У змішаній S2 культурі, коли клітини, які експресують Su (H) і Notch, агрегує з клітинами, експресуючими Dl, цитоплазматическая локалізація Su (H) і Notch змінюється на ядерну

В відсутність активності внутрішньоклітинного домену Notch білок Su (H) в агрегаті з комплексами корепрессоров виступає в ролі репрессора транскрипції генів. Notch діє як антагоніст цього об'єднання. Зв'язуючись в цитоплазмі або ядрі з корепрессора і з Su (H), Notch викликає каскад взаємодій Su (H) з низкою інших білків і перемикання Su (H) на роль активатора транскрипції (Mumm, Kopan, 2000).

В ядрі Su (H) запускає гени-мішені комплексу E (spl), білки яких разом з продуктами генів-мішеней Notch-пути у різних тварин об'єднані в клас HES (від Hairy і E (spl )). В дослідах з послідовностями Su (H) різної довжини визначена приблизна протяжність області білка, необхідна для зв'язування з ДНК. Здатність Su (H) розпізнавати сайт зв'язування ДНК втрачається після утворення білок-білкового комплексу Н-Su (H). Виявлено ділянку Su (H) для прямого взаємо-дії з Н in vitro. Збільшення in vitro концентрації Н корелює з ослабленням зв'язування між Su (H) і ДНК, коли їх кількість не змінюється (Brou et al., 1994; Barolo et al., 2002).

Білки 7 нейрогенним комплексу E (spl) містять bHLH-мотиви, здатні до утворення гомо-і гетеродімери і до зв'язування зі специфічними послідовностями ДНК. Їх відносять до групи негативних регуляторів транскрипції. Транскрипти E (spl) експресуються в певній динаміці в ембріогенезі і на личинкових і куколочних стадіях. Нейрогенні локуси комплексу транскрибируются в нейроектодерми, в Крилова імагінальний диску в місцях майбутнього формування сенсорних органів, поблизу дорзовентральном кордону крила, в місцях формування жилок пластини крила, у всій морфогенетичної бороздке очного диска, в яєчниках дорослої самки (Knust et al., 1987). З втратою функції Notch або Delta порушується нормальна акумуляція білків E (spl) bHLH в ядрах клітин вентральної нейроектодерми (Jennings et al., 1994).

Каскад подій Notch-сигнального шляху завершується включенням E (spl). В свою чергу, білки-репрессори E (spl) bHLH запобігають клітини в пронейральних кластерах ектодерми від розвитку по нейральні шляху, ингибируя пронейральние гени achaete, scute, lethal of scute (Jennings et al., 1994; Heitzler et al., 1996).

Випадку методу в нейрогенеза Notch-шлях контролює долю недиференційованих біпотентних клітин-попередниць в оогенезе. Навпаки, під час розвитку крила і очі Notch-шлях може виконувати не ингибирующую, а індуктивну функцію (Mumm, Kopan, 2000; Portin, 2002).

Взаємодія Notch-пути з іншими генами і сигнальними каскадами (мережа сигнальних шляхів)

Плейотропна дію Notch припускає його взаємодію з іншими генами, що модулюють його активність і не входять до Notch-сигнальний шлях. Дані генетичних експериментів на Drosophila melanogaster дозволяють припускати вплив генів wingless і Notch на функції один одного. Недавні біохімічні експерименти довели наявність прямого фізичного контакту між Wingless і Notch, що не приводить до розщеплення молекули Notch. Крім того, Notch взаємодіє з Dishevelled, учасником Wg-каскаду (Axelrod et al., 1996). Цікаво, що внутрішньоклітинний домен Notch може утворювати білковий комплекс не тільки з Su (H), але і з іншими регуляторами транскрипції, такими, як ацетілази гістонів (Klein et al., 2000).

Спостережувані взаємодії між генами і їх білками, можливо, відображають взаємозв'язок між відомими сигнальними шляхами, наявність мережі сигнальних шляхів. Наприклад, придбання нейрального статусу попередниками нейронів в очному імагінальний диску відбувається під контролем і при взаємодії передавальних каскадів Hh і Notch. Білок Nоtch виступає в ролі регулятора негативних репрессоров транскрипційного фактора Atonal, залежного опосередковано від Hh-шляху через секретується білок Dpp з сімейства TGFЯ (Baonza, Freeman, 2001). Диференціація клітин-попередниць сенсорних макрохет мезоторакса пов'язана з антагоністичними відносинами між EGFR- і Notch-сигнальними шляхами (Culi et al., 2001). Координовані взаємодії систем, що утворюють сигнальну мережу, є основою узгодженої регуляції функціонування генома живих організмів. Порушення передачі сигналу на якому-небудь етапі призводить до різних патологій, з яких у хребетних найбільш відомі такі, як хвороба Альцгеймера, захворювання різними типами раку та інші (Гілберт, 1995; Ray et al., 1999).

Список літератури

Вайсман Н.Я., Захаров І.Л., Корочкін Л.І. Ген Notch і доля плодової мушки Drosophila melanogaster // Успіхи збрешемо. біології. 2002. Т. 122, № 1. С. 95-108.

Гілберт С. Біологія розвитку. М .: Мир, 1995. Т. 3. 352 с.

Губенко І.С. Локус Delta в Notch сигнальній системі: організація та плейотропний функція // Цитологія і генетика. 2001. Т. 35, № 4. С. 59-80.

Корочкін Л.І. Введення в генетику розвитку. М .: Наука, 1999. 253 с.

Корочкін Л.І., Михайлов А.Т. Введення в нейрогенетики. М .: Наука, 2000. 274 с.

Сєров О.Л. Генний і хромосомний рівні контролю розвитку // Інформ. вісник ВОГіС. 2003. № 24/25. С. 2-8.

Тарчевский І.А. Сигнальні системи клітин рослин. М .: Наука, 2002. 294 с.

Тарчевский І.А. Елісітором-індуковані сигнальні системи та їх взаємодія // Фізіологія рослин. 2000. Т. 47, № 2. С. 321-331.

Шемарова І.В. Роль фосфорилювання по тирозину в регуляції проліферації і клітинної диференціювання у нижчих еукаріот // Цитологія. 2003. Т. 45, № 2. С. 196-215.

Шпаков А.О., Деркач К.В., Перцева М.Н. Гормональні сигнальні системи нижчих еукаріот // Цитологія. Т. 45 № 3.. 223-234.

Alamo D., Terriente J., Diaz-Benjumea FJ Spitz / EGFr signalling via the Ras / MAPK pathway mediates the induction of bract cells in Drosophila legs // Development. 2002. V. 129. P. 1975-1982.

Arias A.M. New alleles of Notch drow a blueprint for multifunctionality // Trends in Genet. 2002. V. 18.

Сторінки: 1 2 3 4 5 6