Правильное формирование сегментов у червей зависит от эффективного радиуса действия сигнальной молекулы

Вертебратные эмбрионы в процессе развития полагаются на сегментацию для установления базового плана строения тела. Этот процесс включает образование упорядоченных полос клеток, которые впоследствии могут формировать скелетные элементы и связанные с ними ткани. Насекомые и черви также проходят через процессы сегментации, но с заметными механистическими различиями.

Исследовательская группа под руководством Сигео Хаяши из Лаборатории морфогенетической сигнализации RIKEN получила новое представление о процессе сегментации у кольчатых червей, проведя серию экспериментов на морском черве Perinereis nuntia.

• Модельный организм: У червя P. nuntia наблюдается активная регенеративная способность. Исследователи использовали это свойство, чтобы отслеживать время формирования сегментов в контролируемых условиях.
• Процесс регенерации сегмента: Формирование сегментов обычно происходит в направлении от переднего к заднему концу и частично регулируется сигнальными белками Wingless и Hedgehog.
  • Регенерация ампутированного заднего сегмента начинается с продукции Wingless в клетках непосредственно перед местом ампутации.
  • Это приводит к продукции Hedgehog в следующем ряду клеток, которые формируют переднюю часть нового сегмента.
  • Затем следуют множественные раунды деления клеток, что приводит к полному формированию сегмента примерно за 24 часа.
• Структура сегмента: Каждый новый сегмент состоит из пяти рядов клеток. Это указывает на то, что добавление сегментов точно контролируется системой, которая «отсчитывает» количество клеточных рядов за цикл сегментации.
• Роль Wingless: Исследователи предположили, что этот «счёт» определяется радиусом действия сигнала Wingless. Эксперименты показали, что клетки в последнем ряду сегмента делились с гораздо меньшей скоростью, чем клетки в первом ряду. Напротив, у червей, обработанных химическим веществом, стимулирующим избыточную сигнализацию Wingless, формировалось больше рядов клеток на сегмент.

Вывод: Wingless потенциально играет ключевую роль в установлении как времени, так и масштаба формирования сегментов, что может объяснять практически неограниченную активность сегментации у червей.