Введение к работе
Акттальиость газети
Нервная система любого организма ответственна за выполнение многочисленных к сложных функций, поэтому одной нэ важных проблем современней нєйробиологни кзляется проблема обеспечения морфологического и функционального разнообразии нейронов. Каким образом может возникнуть уникальность отдельных нейроноп или их групп? Очевидно, что возможны несколько путей решения зтой задачи.
Один из путей заключается в той, что в нервной системе могут работать гены, экспрассирующнеся в достаточно больших популяциях нейронов. Подобных генов может быть не много. Перекрытие "полей" их экспрессии может создавать уникальные условия в каждой точке ЦНС, т.е. в разных участках нервной системы будут экспрессироваться частично перекрывающиеся наборы геноЕ. Их уникальные сочетания и будут той генетической основой, которая обеспечивает уникальность свойств отдельных клеток или функциональных популяций нейронов.
Подобный путь реализуется при развитии организма, когда в днфференцировке эмбриональных органов и тканей участвуют частично перекрывающиеся по картине экспрессии наборы гомеобокс-содержаздих генов. Очезидно, что такого рода сценарий может реалнгевываться и в случае образования уникальных популяций нейронов в нервной системе. Если принять только это решение проблемы, то, скорее всего, генов, которые экспрессируются исключительно в одном? нейрояе или очень ограниченных популяциях нейронов не существует.
Однако, данная картина значительно усложняется, если предположить, что наряду с первым решением этой проблемы может существовать и второе, а именно: в каждой нейроне ( или очень малых их популяциях) экспрессируются кроме общих для всех клеток генов еще н набор уникальных генов, который и отвечает за специфіическне свойства данного нейрона или их функциональных групп. Подобные гены могут слузкнть своеобравнымя "метками" ^определенных групп нейронов.
Таким образом, вопрос обеспечения уникальных свойств нейронов разбивается на целый ряд более мелких вопросов: какие именно гены отличают одни нейроны от других?; насколько ограничена картина их экспрессии?; экспрессируются лн они в ((гункционально родственных группах нейронов или
n. gust, ant
._ п. gland, saliv.
n. phar. prim.
n. phar. sec.
ЦЕРЕБРАЛЬНЫЕ п. pcritcnt. int.
n. art. cer. ccr. — buc con. cer. — pod. con.
cer. — plft. con.
СОЛНЕЧНОЕ СПЛЕТЕНИЕ п. muse retr.
п. cut ped. prim.
n. cut. ped. «с. п. cut. ped. tert.
СТАТОШЇСТ
n. muse coium.
n. pall. dex. exL et int.
n. aortae
п. pall. «a. ВИСЦЕРАЛЬНЫЙ
ouaiiiib
Рисунок 1.. Схема расположения идентафнцированьых нейронов в нервной системе виноградной улитки Helix iucorum L. Командные нейроны зачернены, область иронереб сальных сенсорны* нейронов заштриховала. Точками отмечены области скопления серотонинэргнческнх нейронов. Гигантский нейсмейкерный нейрон отмечен сі-иелкой.
спектр их экспрессии довольно широк?; относятся ли продукты экспрессии подобных генса в каким-то определенным функциональным группам белков и к каким именно?
Для того, чтобы понять, действительно ли существуют гены, экспрессия которых ограничивается довольно малыми популяциями нейронов, необходим тщательный выбор объекта исследования. Нервная система виноградной улитки предоставляет нам уникальную возможность попытки доказательства существования подобных генов. Нервная система виноградной улитки Helix lecorass L. является одной из хорошо изученных, модельных систем современной ненробнолопга. Благодаря работам ряда исследователей, созданы подробные карты расположения большого количества морфологически и функционально идентифицированных нейронов (Балабан и др, 1979; Захаров и др, 1982; Максимова и Балабан, 1983; Иерусалимский н др., 1992; Иертсалнмскин и Захаров, 1992) (Рисі).
В ЦНС виноградной улитки к настоящему времени обнаружены девять нейронов, расположенных в плевральных и париетальных ганглиях, характеристики функционирования которых позволяют их отнести к классу командные. поскольку их активность может аызьшать целостную оборонительную решению животного. Иначе говоря, командные нейроны ответстаеннм за "принятие решения" о запуске комплекса оборонительных реакций.
Командные нейроны являются уникальными образованиями как с морфологической (их размер достигает 200 мкм), так н с функциональной (командная функция) точек зрения. Вышеприведенные характеристики явились теми предпосылками, которые определили ваш выбор данных нейронов в качестве объекта исследований.
В связи с вышеизложенным клонирование генов, предпочтительно акспресснруюшихся в командных нейронах оборонительного поведения виноградной улитки Helix luconim L. представляет собой актуальную задачу.
Цель работы:
Целью настозцей работы является поиск и изучение геноз, которые предпочтительно акспрессирукхтся в парных командных нейронах LPa2/RPa2 и LPa3/RPa3, расположенных в париетальных ганглиях ЦНС виноградной улитки Helix lucorum L.
Исходя из поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Модификация метода субтрактивного клонирования и
дифференциального скрининга с целью клонирования генов, специфически
экспресафукщихся в командных нейронах оборонительного поведения виноградной улитки.
-
Клонирование полноразмерных кДНК полученных генов н установление их нуклеотндных последовательностей.
-
Модификация метода гибридизации in вій с целыми нервными системами моллюсков.
-
Получение полной картины экспрессии. данных генов в ЦНС виноградной улитки.
Натчная понизив н практическое значение работы;
В настоящей работе был модифицирован метод субтрзктивного клонирования генов, экспрессия которых специфична для стдельнъп. клеток ЦНС виноградной улитки. Были клокирозаны полноразмерные кДНК новых генов HCS1 и HCS2, предпочтительно зкспрессирующихся в командных нейронов оборонительного поведения виноградной улитки, а также кДНК генов HDS1 н HDSZ, специфически вкспрессирующихся в D-группе нейронов ЦНС. С помощью модифицированного метода гибридизации in situ с целыми нервными системами виноградной улитки получена полная картина экспрессии данных генса в JJHC. Предполагается, что полученные гены кодируют секретируемые белки, которые могут представлять собой нейропептиды или факторы роста.
Практическое значение данной работы состоит в том, что открытие новых, генов, специфвчных для отдельных нейронов, и модификация процедуры их клонирования может послужить удобным средством для изучения нервной системы в целом и построения более подробных карт расположения нейронов. Открытие же новых нейропегггидоз может повлечь за собой разработку новых фармакологических средств.
Апробация работы:
Материалы работы представлены на региональной конференции международного общества ненробиологнн беспозвоночных "Простые нервные системы" (Пущино, 26-28 мая 1994 г.) и SYMPOSIUM ON MOLLUSCAN NEUROBIOLOGY, Amsterdam, June 1-4,1994.
Публикяшн:
По материалам диссертации опубликованы 4 работы.
Объем я структура лиеггртацвм:
Работа наложена на 100 страницах машинописного текста. Она включает: введение, обзор литературы, результаты и обсуждение, вьшоды и список цитируемой литературы (всего 110 названий). Диссертация содержит 22 рисунка и 1 таблицу.
' г