Как планарии отращивают полностью новую голову?

В первом исследовании, опубликованном в PLOS Genetics, было показано, что пресноводные плоские черви планарии способны полностью восстанавливать удалённые части тела за счёт исключительной регенеративной способности. В лаборатории Питера Реддиена (Whitehead Institute, профессор биологии в Massachusetts Institute of Technology и исследователь Howard Hughes Medical Institute) изучают механизмы, позволяющие этим червям формировать новую голову и мозг из оставшихся фрагментов тела.
Как планарии отращивают полностью новую голову?
Изображение носит иллюстративный характер

Работа, выполненная первым автором M. Lucila Scimone совместно с Питером Реддиеном и коллегами, доказала важную роль пути Delta-Notch в процессе регенерации крупных участков нервной системы червей. Было установлено, что белки Delta-2 на поверхности нейронов и Notch-1 на предшественниках определяют, какие незрелые клетки станут глиальными, что значительно ускоряет восстановление нег neuronal ace

Исследование подчеркнуло значение глиальных клеток: они поддерживают работу нейронов, регулируя уровни нейромедиаторов и освобождая ткани от обломков. В эксперименте выяснилось, что в отличие от млекопитающих, у которых одинаковый набор предшественников даёт начало и нейронам, и глии, у планарий глия появляется из отдельной группы «фагоцитарных предшественников». Эти же клетки могут производить пигментные клетки, определяющие окраску червей.

Учёные, ранее (в 2016 году) описавшие глиальные клетки планарий, обратили внимание на закономерность: нейроны всегда восстанавливаются раньше глии, что навело их на идею о возможном сигнале, управляющем дифференцировкой фагоцитарных предшественников. Путём ряда экспериментов они сосредоточились на сигнальном пути Delta-Notch, широко известном в развитии нервной системы у других организмов.

С помощью РНК-интерференции (RNAi) исследователи «выключили» гены notch-1, delta-2 и suppressor of hairless, а затем ампутировали головы планарий. В группе с отключёнными генами развитие глиальных клеток было нарушено, что указывало на критическую важность этих молекул для восстановления червя. Дополнительный анализ выявил, что у нейронов всегда экспрессируется delta-2, а у фагоцитарных предшественников — notch-1.

В трансплантационных опытах глаза, лишённые notch-1, пересаживались в здоровых червей, и глиальные клетки формировались за счёт полноценного сигнального пути хозяина. Однако глаза, лишённые delta-2, не вызывали образование глии даже у здорового реципиента. Это подтверждает, что именно нейроны с delta-2 активируют разметку для глиальных клеток через Notch-1 в фагоцитарных предшественниках.

Такой процесс учёные назвали «координированной регенерацией», при которой нейроны и фагоцитарные предшественники «соглашаются» между собой о точном месте и количестве глии. Это избавляет организм от необходимости особых дополнительных механизмов, рассчитывающих пропорциональность между нейронами и поддерживающими клетками.

Сейчас группа Питера Реддиена исследует, не распространяется ли этот же сигнальный подход Delta-Notch на другие ткани планарий, что может раскрыть универсальные стратегии регенерации для различных типов клеток и органов.


Новое на сайте

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка