Видеть мир свежим взглядом
Рост тканей глаза должен быть строго контролируем для поддержания правильного размера и формы, обеспечивающих зрение. Этот процесс десятилетиями интриговал биологов развития.
Хрусталик фокусирует свет на сетчатке. Его составляют два типа клеток: эпителиальные клетки на передней (передней) части и волокнистые клетки на задней (задней) части. Известно, что эпителиальные клетки делятся в передней половине хрусталика и движутся к задней, превращаясь в волокнистые клетки у экватора между половинами.
Чтобы выяснить механизмы этого движения, Отделение нейробиологии развития в Окинавском институте науки и технологий (OIST) под руководством профессора Ичиро Масаи использовало покадровую съемку для наблюдения за развитием хрусталика у живых эмбрионов рыбки данио. Результаты опубликованы в Development.
Доктор Тошиаки Мочизуки и студенты OIST разработали технику отслеживания движения и развития клеток эпителия хрусталика в реальном времени. Они использовали генетически модифицированных рыбок данио с двумя флуоресцентными белками: mCherry-zGem и GFP-гистоны. Эти белки светятся в разные фазы клеточного цикла:
- Фаза G1: экспрессируется только GFP (зеленый цвет).
- Фаза S (репликация ДНК): начинается экспрессия mCherry-zGem (цвет меняется на желтый).
- Фазы G2 и M: экспрессия mCherry-zGem усиливается (цвет становится красным и темно-красным).
- Покоящаяся фаза G0: mCherry-zGem не экспрессируется (клетки остаются зелеными).
Анализ покадровых изображений показал, что эпителиальные клетки разделяются на делящиеся (меняют цвет) и неделящиеся (остаются зелеными). Ученые обнаружили, что кластеры неделящихся клеток движутся по спиралевидной траектории после деления соседних клеток. Это деление подталкивает неделящиеся клетки к экватору хрусталика для дифференцировки в волокнистые клетки.
Кроме того, было обнаружено, что движение клеток регулируется двумя родственными белками:
- E-кадгерин (экспрессируется в эпителиальных клетках) создает удерживающую силу.
- N-кадгерин (экспрессируется в волокнистых клетках) создает тянущую силу.
Вместе эти белки регулируют движение клеток, модулируя адгезию и натяжение эпителиальных клеток хрусталика.
«Я очень горжусь, что наша группа разработала технику, позволившую наблюдать за этими клетками в живой рыбке данио в течение долгого времени, — пояснил Масаи. — Впервые рост отдельных эпителиальных клеток хрусталика отслеживался так долго. Это исследование позволило нам определить факторы, ответственные за регуляцию развития глаза. Без них правильное развитие глаза было бы невозможно!»