Визуализация первых моментов формирования плана тела в эмбрионе
Исследователи из Marine Biological Laboratory (MBL) впервые визуализировали начало клеточной перестройки, которая задает ориентацию тела (голова–хвост, спина–брюхо, лево–право) у животных. Работа, опубликованная в Molecular Biology of the Cell, показывает, что оба родителя вносят вклад в определение осей тела потомства.
Ключевые выводы:
- На примере морских асцидий (Ciona) установлено, что материнские сигналы задают будущую ось спина–брюхо, а отцовские — ось голова–хвост.
- «И материнские, и отцовские сигналы необходимы для установления плана тела развивающегося эмбриона животного», — заявил исследователь Томоми Тани.
Методология:
Для преодоления технических сложностей (быстрый процесс в наномасштабе) ученые использовали флуоресцентный поляризационный микроскоп. Эта технология позволяет визуализировать события на расстояниях в нанометры.
- К актиновым филаментам в яйцеклетках присоединили жестко закрепленные флуоресцентные зонды.
- Микроскоп, работая с поляризованным светом, смог детектировать ориентацию молекул актина.
Наблюдаемый процесс:
- В неоплодотворенных яйцеклетках актин расположен в основном хаотично.
- После оплодотворения волна ионов кальция проходит через яйцеклетку.
- Актиновые филаменты выстраиваются и сокращаются вдоль ориентации, которая находится под прямым углом (90o) к будущей оси спина/брюхо.
- За этим следует движение цитоплазмы, формируя план тела.
Исследование не только отвечает на фундаментальные вопросы биологии развития, но и может дать подсказки о причинах нарушений в этом процессе, что важно для медицины и сельского хозяйства.