4.Гаструляция.

Шпемановская индукция или первичная эмбриональная индукция

В области дорзальной губы, в зачатке хорды бета-катенин(1) активирует ген siamosis (2), белок которого вместе некоторыми другими белками (3) из семейства TGF-бета активирует ген goosecoid (4). Продукт его экспрессии активирует гены chordin и noggin (5).Продукты этих генов являются непосредственными факторами индукции нервной пластинки; (6) Белки BMP выделяются в межклеточное пространство и блокируют рецепторы клеток эктодермы, запрещая им становиться клетками нервного зачатка, превращая их в клетки покровной эктодермы. Белки chordin и noggin в хорде (индукторе) связывают белки ВМР и позволяют клеткам, лежащим над хордой, становиться нервной закладкой. (Индукция по умолчанию).

Дополнения В 1993 году был выявлен белок, который при его инъекции в эмбрионы африканских шпорцевых лягушек приводил к появлению сросшихся близнецов-головастиков. Наконец-то стало возможным повторить без грубого хирургического вмешательства те результаты, которые Хильда Прешельдт получила много лет назад. Особенно ярко его действие проявлялось при превращении эктодермы в спинной или головной мозг. Белок назвали «ноггин» (от разг. англ. - голова). Затем было показано, что ген «ноггин» активен в дорзальной губе бластопора – как раз в том месте, где и должен находиться ген, кодирующий организатор морфогенеза.

Ноггин – это сигнальная молекула, с помощью которой одна клетка общается с другой. Белки, участвующие в межклеточных коммуникациях, образуют большие семьи родственных молекул: Трансформирующие факторы роста-бета (TGF-бета), хеджехоги (hedgehogs), факторы роста фибробластов (FGF). Принцип действия сигнальных молекул следующий - секретируемые одной клеткой, они прикрепляются к рецепторам на поверхности других клеток и, действуя таким образом, вызывают последовательность молекулярных событий в клетке-реципиенте. Цепочка информации в конце концов достигает ядра, где батареи других генов либо активируются, либо угнетаются, и клетка подчиняется судьбе и принимает свою идентичность.

Помимо ноггина, есть и другой организационный сигнал – хордин (chordin). Они кажутся взаимозаменяемыми. Хордин также тормозит сигналы ВМР₄. Подобно мышам с дефектом ноггина, мыши с дефектом гена хогдина, также имеют более или менее нормальное строение, хотя они и родятся мертвыми. Мыши с двойной мутацией умирают задолго до рождения с существенными изменениями геометрии тела на ранних стадиях развития. Взаимозаменяемость этих белков иллюстрирует «принцип двойного обеспечения» Дм.Петр.Филатова на молекулярном уровне

5. Нейруляция

Показано участие белков Wnt в установлении цефало-каудальной оси тела. Эктопическое (?) помещение их в зародыш Xenopus laevis на ранней гаструле дает начало дополнительной оси тела и голове. Ингибирование Wnt-сигнального пути ведет к потере дорзальных структур в эмбрионе. Wnt интенсивно включается в формирование дорзальных структур и нервной системы на ранних стадиях развития и находится в высокой концентрации в районе шпемановского организатора, а также в районе нервной трубки и уменьшается по градиенту в окружающих тканях.

Головной отдел. В межклеточном пространстве (1) белки Wnt связываются головными индукторами – белками Cerberus () и Dickkopf (2), временно активируется ген OTX-2 (3), а затем активируется ген anf – это приводит к полноценному развитию головного мозга.

Cerberus – от цербера, Dickkopf – упрямец (нем.)

На уровне туловища. Белки Wnt не блокируются головными индукторами, и связываются с клетками нервной пластинки и это приводит к формированию спинного мозга.