Механизм дорсо-вентрального паттернинга проливает свет на уникальный режим развития и эволюцию спиралий

Формирование дорсо-вентральной (DV) оси — одно из важнейших событий раннего развития билатериальных животных. Широко принято, что консервативная молекулярная логика (BMP2/4 и Chordin) регулирует дифференцировку тканей вдоль DV оси.

Такой механизм DV паттернинга выявлен у широкого спектра билатерий. Однако у Spiralia, одного из трёх основных кладов билатерий, этот механизм демонстрирует значительную степень вариаций.

Исследовательская группа под руководством профессора Лю Баочжуна из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) раскрыла роли BMP2/4 и Chordin в DV паттернинге равно-дробящегося брюхоногого моллюска Lottia goshimai. Это первое сообщение о существовании у Spiralia консервативного механизма DV паттернинга, основанного на BMP2/4 и Chordin.

Исследование опубликовано в Molecular Biology and Evolution.

Учёные обнаружили, что консервативная молекулярная логика BMP2/4 и Chordin была глубоко интегрирована в функцию организатора в развитии спиралий, который затем опосредовал процесс DV паттернинга.

Нокдаун любого из двух генов приводил к невозможности формирования градиента BMP-сигналинга в ранних эмбрионах, что означало потерю функции организатора. Эти эмбрионы не могли сформировать DV ось и характерные органы в последующем развитии, что раскрывает ключевую роль обоих генов в DV паттернинге и функции организатора.

Кроме того, исследование предоставляет доказательства, что DV паттернинг, вероятно, связан с важными событиями развития, такими как поведение бластопора и организация нервной системы.

Исследователи обнаружили, что эмбрионы с нарушенным DV паттернингом обладали задним (постериоризованным) бластопором, резко контрастируя с нормальным вентрально-локализованным бластопором. Характерная билатерально-симметричная нервная система также была серьёзно нарушена, демонстрируя высокую степень дезорганизации.

Учитывая, что формирование вентрального бластопора и билатерально-организованной нервной системы считается важнейшими чертами билатерий, эти результаты могут указывать на скоординированные переходы этих двух событий развития с происхождением DV оси у животных.

Эти результаты дают представление об уникальном режиме развития и эволюции спиралий.