Морфогенетические эффекты проявления мутаций Notch у Drosophila melanogaster Фролова, Ирина Павловна

Введение к работе

' Актуальность проблемы. Экс-першентальная и классическая эмбриология сформулировали фундаментальное положение, согласно которому онтогенетическое становление зачатка происходит в результате автономней и зависимой дифференциации его клеток. В эмбриогенезе позвоночных дифференциация клеток дорзальней эктодермы (инвагинации клеток нервной пластинки) происходит вследствие индуктивного влияния меток хордо-мезодермального зачатка (Spemann, 1938). У насекомых нервная система формируется з результате диффузной сегрегации клеток эктодермы (ней-робластов), потомки которых образуют головной мозг и брюшную нервную цепочку. При этом дифференциация клеток покровной эктодермы опережает дифференциацию клеток мезодермы (Paulson, 1951). Такие различия в морфогенезе позвоночных и насекомых свидетельствуют о принципиальной разнице их "механики развития" и не позволяют переносить выводы эмбриологии позвоночных на онтогенез насекомых.

Незначительные размеры зародышей насекомых затрудняют экспериментальное манипулирование с отдельными зачатками. Поэтому изучение характера их дифференцировки в раннем развитии требует иных подходов, поиск которых составил одну из основных задач данной работы. В качестве основной модели были выбраны мутации локуса Hatch дрозофилы. Ген Hatch известен как ключевой ген, контролирующий дивергенцию эктодермалькых клеток на нейрогенный и дерматогенный пути развития (Wright, 1970; Artavanis-Tsakonas, 1983). Уже первые цито-эмбриологические описания Df(l)Notch-8 (Foulson, 1940) установили, что у мутантов отсутствует вся вентральная и передняя дорзальная гиподерма, а брюшной нервный тяж разрастается на латеральные стороны (рис. 1). Эти изменения морфогенеза дрозофилы приводят к тому, что клетки различных зародышевых листков формируют новый эмбриональный паттерн, что делает возможным анализ взаимодействий мезодермы и эктодермы в змбирогенезе D. теїа-nogasfcen Е_рзботе были использованы: і) аллеломорфы гена Notch: м⁶⁴*-^ и Ф^т; 2) разные дозы локуса Notch; 3) мозаики по мутантному локусу Notch.

- 4 -су Uotch-84k35, проясняет характер взаимоотношений клеток, несущих нормальный и мутантний аллель Notch.

Другая часть исследования была посвящена анализу нейро-генева. У дрозофилы формировании нервной системы зависит от

чинок, В случае иктачтного характера проспективно имагиналь-ных клеток они должны быть способны формировать кутикулярные

структуры имагпкального паттерна.

Конкретные задачи этого исследования были следующие:

- D -

гиподермы сопровождалась гипернеир.ализациеи брюшного отдела нервной системы, во втором - гиперяейрализацией головного отдела. Таким образом, было показано, что дифференциация всех клеток переднедорзальной и вентральной эктодермы по непременному пути развития, вызывающая утрату в этой области гиподер-малькой ткани, делает возможным процесс гипернейрализации, но не является его яркчикей.

Анализ эмбриогенеза гемизигогных Notch мутантов позволил описать характер взаимоотношений клеток мезодермы и эктодермы. Установлене, что вектор миграции мезодермальных клеток определен запрограммированностью их движения в направлении латеральной гиподерма, а также их сродством к клетам покровной эктодермы. Также было показано, что в морфогенезе предже-лудка ведущая роль принадлежит висцеральной мускулатуре пе-

Нарушекие развития мозаичных по Hatch эмбрионов, несущих нестабильную кольцевую Х-хромоссму, Оыла аналогично нарушению дифференцировки гемнзнготных самцов с гетерозиготной структурой по локусу Match, возникающей з результате транслокации на Y-хромосому участка Х-хромосомк, содержащего нормальный аллель Match, Эта говорит о возникновении position effect variegation у гетерозиготных по Hatch самцов и позволяет считать

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, результатов, обсуждения и выводов. Работа изложена на 92 страницах машинописного текста, экспериментальные данные представлены 21 рисунком и 3 таблицами. Список литературы состоит из 162 работ.

Рис. 1, Схема разрастания вентрального нервного тяжа на поперечном срезе зародыша у мутантов Notch: эк - эктодерма; эк - энтодерма; и - мезодерма; внт - вентральный нервный тяж.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИШЕЩШШ. Линии Drosophila nelmogaster: В работе были использованы лабораторные линии D. melanogaster, маркированные следующими генами.

1. дикая линия Oregon R0.

2. линия Notch-34k35 0Р*^к3, 1-3.о;.

3. линия yellow.

4. линия yellow white-apricot/white⁺Y.

5. линия Natch 88n/Fir.

6. линия у Natch-84k35 / Base.

7. линия у Notch-84k35/Fir.

8. линия ln(l) dl-49 у 1(1) w lz^m(l)2,^'^c, In(l) w'^c/y Более подробную характеристику мутаций можно найти в

справочнике Лнндсли и Грелл (Lindsley and Greil, 1968).

Анализ нервной системы на тотальных препаратах эмбрионов дрозофилы. Анализ развития нервной системы проводили следующими методами:

9. гистохимической реакцией с пероксидззой хрена (Zalo-kar aid Erk, 1977);

10. окраской основным фуксином (Lillie, 1954);

11. реакцией на ацетилхолинзотеразу (Корочкнн, 1932).

Приготовление тотальных препаратов кутинулярного паттерна. Яйца просветляли в жидкости Хоиера (Ноуег): 30 г гуммиарабика, 200 г хлорал гидрата. 20 г глицерин; %0 - 50 мл (Wi-eschaus and N ussІє і n-Vo1hard, 1986).

Гистологическое исследование эмбрионов дрозофилы. Гисто-

3) Окраску срезов проводили азур П-зозином по методу Лилли (ІіШе, 1954).

Трансплантация и культивирование эмбрионов в брюшке имаго. Эмбрионов на стадия 16-20 час. развития трансплантировали в брюшко самок дрозофилы Oregon R0 (Кузин, 1977). Через 10-14 дней часть эмбрионов фиксировали 2 сут. в смеси Бузна, другую часть эмбрионов ретрансплантпровали з мегаморфизирующих личинок. Мух, вылупившихся из этих личинок, обследовали на наличие у них в брюшке вагинальных тканей мутантов.