 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
навигация конусов роста в спинном мозге
|
вХРЮИРЕ РЮЙФЕ: |
Хороший пример разнообразия механизмов и молекул, которые используют конусы роста для навигации к своим клеткам-мишеням, представляют аксоны комиссуральных интернейронов спинного мозга позвоночных В раннем периоде развития комиссуралъные интернейроны, которые лежат в дорзальной части спинного мозга, «выпускают» аксоны, которые начинают расти в вентральном направлении, пересекая среднюю линию, и затем растут вдоль спинного мозга по направлению к своим синаптическим мишеням (рис. 23.24) 110).
Аксоны комиссуральных нейронов первоначально привлекаются к вентральной средней линии белком нетрин-1, растворимым хемоаттрактантом, образуемым специальными клетками базальной пластинки, лежащими вдоль средней линии спинного мозга (рис. 23.24А)111). Нетрин-1 взаимодействует с рецептором, экспрессируемым комиссуральными нейронами, называемым DCC (который
Глава 23. Развитие нервной системы 551
| Рис. 23.24. Хемоаттракция на большой и короткой дистанции и хемоотталкивание направляют развивающийся аксон в спинном мозге позвоночных. (А) Нетрин-1, действующий как хемоаттрактант на большой дистанции, высвобождается клетками базальной пластинки и связывается со своим рецептором (DCC) на комиссуральных нейронах, чьи конусы роста он привлекает. (В) TAG-1, расположенный на конусах роста комиссуральных аксонов, связывается с NrCAM на клетках базальной пластинки. Такая хемоат тракция на короткой дистанции облегчает продвижение конусов роста комиссуральных аксонов вдоль базальной пластинки. (С) Robo, находящийся на конусах роста комиссуральных аксонов, связывается с белком slit на клетках базальной пластинки. Такая близкое хемоотталкивание предупреждает повторное пересечение аксонами базальной пластинки. (D) Slit и нетрин-1, высвобождаемые базальной пластинкой, взаимодействуют с рецепторами на конусах роста двигательных нейронов и отталкивают их. Такое отталкивание на больших расстояниях помогает направлять рост аксонов двигательных нейронов прочь от спинного мозга. Fig. 23.24. Long- and Short-Rangé Chemoattraction and Chemorepulsion guide developing axons in the vertebrate spinal cord. (A) Netrin-1, acting as a long-range chemoattractant, is released by cells of the floor plate and binds to its receptor (DCC) on commissural neurons, attracting their growth cones. (B) TAG-1 on commissural Axon growth cones binds to NrCAM on floor plate cells. This short-range chemoattraction facilitates extension of commissural axon growth cones across the floor plate. (C) Robo on commissural axon growth cones binds to slit on floor plate cells. | ( 
This short-range chemorepulsion prevents the axons from recrossing the floor plate. (D) Slit and netrin-1, released from the floor plate, interact with receptors on growth cones of motor neurons and repel them. This long-range chemorepulsion helps direct the growth of motor axons away from the cord.
|
уже упоминался ранее из-за своего взаимодействия с молекулами клеточной адгезии, см. рис. 23.20) 112). Существование растворимого фактора, образующегося в базальной пластинке, который способен привлекать (attract) аксоны комиссуральных нейронов, было впервые показано при культивировании кусочков дорзальной части спинного мозга изолированно, либо вместе с кусочками базальной пластинки (рис. 23.25) 110). Аксоны комиссуральных нейронов растут четко по направлению к базальной пластинке, даже если эксплантаты находятся друг от друга на расстоянии нескольких сотен микрон. Эта дистанция слишком велика для того, чтобы ее прошел филоподий конуса роста и требует растворимого фактора. Такой фактор, нетрин-1, входящий в семейство секреторных белков, характеризуется сходством доменов с N-концевыми доменами 7 цепи ламинина-1 (рис. 23.25А)111, 92). Гомологи нетрина также играют роль в росте аксонов у дрозофилы и С. elegans.
Далее аксоны комиссурального нейрона пересекают вентральную среднюю линию, что они делают только однажды, таким образом оставаясь на контралатеральной стороне (рис. 23.24В, С). Это пересечение облегчается взаимодействиями между двумя адгезивными молекулами клеточной поверхности: TAG-1, которая экспрессируется на поверхности аксона спаечного нейрона, и NrCAM, экспрессируемого на клетках базальной пластинки113, 114). После пересечения средней линии экспрессия TAG-1 в аксонах ингибируется сигналами от клеток базальной пластинки, под действием которых в аксонах начинает синтезироваться протеин, называемый robo115). Robo представляет собой рецептор для другого белка, называемого slit, который высвобождается клетками базальной пластинки116). Взаимодействие между slit и
552 Раздел IV. Развитие нервной системы
| Рис. 23.25. Роль нетрина и его рецепторов в аттракции и отталкивании на большом расстоянии. (А) N-концевая аминокислотная часть секреторного белка нетрина состоит из доменов VI и V, которые гомологичны доменам аминокислотного конца 7 цепи ламинина. Домен V содержит три ECG-повтора. С-концевой домен этой цепи не имеет гомологии с ламинином. (В) Рецепторы нетрина имеют внеклеточный домен, однократно пересекающий мембрану, и внутриклеточный домен. Внеклеточный домен семейства DCC рецепторов нетрина имеет четыре иммуноглобулиновых домена (Ig) и шесть повторов фибронектина III (FN III). DCC и их гомологи также могут играть роль молекул адгезии. Семейство рецепторов к нетрину UNC-5 имеет два иммуноглобулиновых домена и два домена, гомологичных тромбоспондину 1-го типа (TSP I), которые расположены внеклеточно, а также длинную цитоплазматическую последовательность. (С) Микрофотографии кусочков дорзального спинного мозга эмбрионов крысы (сверху на каждой из панелей), культивированных вместе с кусочками ткани базальнои пластинки (слева), вместе с CDS клетками, секрета рующи ми рекомбинантный нетрин 1 (в центре), и с контрольными COS клетками (справа). Нижняя пластинка и нетрин 1 оба способны вызывать значительный и направленный рост пучков комиссуральных аксонов из дорзаль ной области спинного мозга. | 
|
| Fig. 23.25. Netrins and Netrin Receptors function in long--range attraction and repulsion. (A) The ami no-terminal portion of the secreted protein netrin is made up of domains VI and V, which are homologous to domains at the amino terminus of the 7 chain of laminin. Domain V contains three EGF-like repeats. The carboxy-terminal domain С has no homology to laminin. (B) Netrin receptors have an extracellular domain, a single membrane-spanning region, and an intracellular domain. The extracellular domain of the DCC family of netrin receptors has four immunoglobulin domains (Ig) and six fibronectin III repeats (FN III). DCC and its homologues also function as neural cell adhesion molecules. The UNC-5 family of netrin receptors has two immunoglobulin and two thrombospondin type I domains (TSP I) extracellularly, and a large cytoplasmic region. | 
(C) Micrographs of pieces of dorsal spinal cord from embryonic rats (top in each panel) cultured with a piece of floor plate tissue (left), an aggregate of CDS cells secreting recombinant netrin-1 (middle), or control COS cells (right). The floor plate and netrin-1 both elicit the profuse and directed outgrowth of bundles of commissural axons from the dorsal spinal cord tissue. (After Tessier-Lavigne et al., 1988 and Kennedy et al., 1994; micrographs kindly provided by M. Tessier-Lavigne.)
|
Глава 23. Развитие нервной системы 553
robo отталкивает конусы роста комиссуральных интернейронов. Потеря аттракции к TAG-1—NrCAM контакту и приобретение коротко-дистантного отталкивающего взаимодействия slit-robo предупреждают возможное повторное пересечение аксоном средней линии.
Slit и нетрин-1 также диффундируют из базальной пластинки для отталкивания конусов роста мотонейронов. Такие отталкивающие взаимодействия направляют аксоны мотонейронов прочь от спинного мозга в направлении периферии (рис.23.24D)117, 118).
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: