Шурыгина Е.В. Анализ экспрессии постериального ... Nereis virens

Шурыгина Е.В. Анализ экспрессии постериального Hox гена post2 в
личиночном развитии полихеты Nereis virens
В последние годы установили, что ключевые гены, определяющие
важные морфо-генетические процессы в развитии, эволюционно
консервативны в пределах всех билатеральных. Несмотря на это, мы
наблюдаем колоссальное разнообразие морфологических форм животных.
В настоящее время показано, что это такое разнообразие было достигнуто
в ходе эволюции за счёт изменений в регуляции генов, контролирующих
морфогенез. Нам важно понять, какие изменения в регуляции этих генов
привели к изменению программ развития и возникновению новых форм.
Сейчас пристальное внимание исследователей привлекли гомеотические
гены (Hox гены), определяющие индивидуальность частей тела вдоль
антериально-постериальной оси (АР оси).
Благодаря ряду своих структурных особенностей, Hox гены дали
материал для построения нового филогенетического древа животных с
билатеральным планом строения тела. Основываясь на этих данных,
полученных с помощью молекулярно-филолгенетических методов
исследования, все билатеральные животные были разделены на три
большие группы: Deuterostomia, Ecdysozoa, Lophotrochozoa. Так
сложилось, что представители первых двух групп давно вошли в практику
лабораторных исследований (дрозофила, мышь), и данных по структурной
и функциональной организации Hox генов для этих двух групп очень
много. Тогда как представители Lophotrochozoa лишь недавно стали
объектами молекулярной биологии развития. В связи с этим возникает
вопрос, как у представителей этой группы реализуются общие принципы
работы Hox генов.
Целью и задачей моей работы являлся анализ экспрессии Hox гена
постериальной группы post2 в личиночном развитии полихеты Nereis
virens.
Для выполнения поставленной задачи мы использовали метод
гибридизации in situ на целых зародышах.
Экспрессия гена Nvpost2 изучалась на нескольких стадиях развития: 127
часов развития – ранняя метатрохофора, 178 часов развития – поздняя
метатрохофора и 205 часов развития – ювенильный червь.
Результаты гибридизации.
1.На стадии ранней метатрохофоры антисмысловой рибозонд не дал
специфического сигнала. Мы можем заключить, что время начала
экспрессии гена Nvpost2 приходится на более поздние стадии развития
личинки. На этой стадии мы видим закладку хет трёх ларвальных
сегментов и прототрох.
2.На стадии метатрохофоры мы видим, что область экспрессии
Nvpost2 распространяется на область развивающегося пигидия и, повидимому, захватывает будущую зону роста. Она распространяется
только на самые постериальные зоны личинки.
3.Экспрессия не затрагивает ларвальные сегменты.
4.На стадии 205 часов развития – ювенильный червь – мы видим
закладку 5 и 6 постларвальных сегментов. Область экспрессии гена
Nvpost2 по-прежнему локализуется в самых постериальных отделах тела
личинки. Она не затрагивает ларвальные сегменты и цирры.
5.Уровень экспрессии интенсивнее в наиболее постериальном из двух
закладывающихся постларвальных сегментов в центральной его части.
В целом, Nvpost2 демонстрирует типичную картину экспрессии Hox гена
постериальной группы в личиночный период развития. Он
экспрессируется на поздних стадиях развития в наиболее постериальных
отделах тела личинки.
Результаты, полученные для полихеты Nv, представителя ветви
Lophotrochozoa, по экспрессии постериального Hox гена post2 совпадают с
данными по экспрессии Hox генов постериальной группы, имеющимися
для животных, принадлежащих к двум другим группам билатеральных
животных: Deuterostomia, Ecdysozoa. Для этих двух групп животных
показана экспрессия Hox генов при формировании взрослого плана
строения тела, тогда как для полихеты Nv в этой работе
продемонстрирован паттерн экспрессии постериального Hox гена в
личиночном развитии.
Данные, полученные на Nereis virens по экспрессии Hox генов на
личиночной стадии развития, ставят вопрос о функциональном
назначении этой экспрессии на личиночной стадии онтогенеза, поскольку
большая часть взрослого тела лофотрохозойного организма формируется
в результате постларвального роста.