Найден ген, запускающий формирование нервной системы

Гипотеза о том, что нервная система у зародыша формируется сама, без специфических сигналов, не подтвердилась. Японские исследователи нашли ген, который запускает превращение зародышевых клеток в нервные.

В процессе развития эмбриона выделяют важную стадию образования трёх зародышевых листков. У большинства многоклеточных на каком-то этапе тело зародыша имеет трёхслойное строение, и каждый из этих слоёв - эктодермы, мезодермы и эндодермы - является предшественником целой группы тканей. Так, производные экзодермы будут выполнять в будущем организме покровную и сенсорную функции, то есть среди прочего эктодермный листок зародыша даёт начало всей нервной системе.

По результатам исследований формирования нервной ткани была создана своеобразная модель, согласно которой нервная ткань формируется у зародыша пассивным способом. Иначе говоря, когда остальные альтернативы развития уже исчерпаны, и не надо формировать различные покровные ткани, тогда и наступает черёд нервной. Это подразумевает, что специфического активного сигнала к началу этого процесса нет: в клетках эктодермы есть несколько белков-ингибиторов, которые сдерживают развитие нервной ткани. Когда всё остальное сформировано, эти ингибиторы, образно говоря, отпускают вожжи, и начинается выработка нервной ткани.

Исследователям из Центра биологии развития при Институте физико-химических исследований (RIKEN) удалось поколебать модель пассивного развития нервной ткани. Группа под руководством Йошики Сасаи исследовала активность генов при превращении мышиных эмбриональных клеткок-предшественников нервной ткани. Обнаружилось, что продукт одного из генов, Zfp521, активирует другие гены, вовлечённые в процесс создания нервной ткани, даже в присутствии белков, которые эти гены обычно подавляют.

При исследовании мышиных эмбрионов оказалось, что локализация белка Zfp521 в эмбрионе и время его активности происходят именно там, где начинается превращение эктодермы в нервную ткань. Если мышиным зародышам на ранней стадии развития вводили клетки-предшественники нейронов с выключенным геном белка Zfp521, то они не могли встроиться в формирующуюся нервную систему зародыша. Последующий молекулярно-генетический анализ показал, что этот ген стимулирует превращение эктодермы в нейроэктодерму, из которой, в свою очередь, получаются уже непосредственные предшественники нейронов. Подробно эксперименты японских исследователей описаны в публикации в журнале Nature.

Таким образом, нервная ткань формируется не пассивно и не "сама по себе", а под действием специфического активного регулятора, который даёт старт её образованию. Расшифровка механизма может оказаться крайне важной для медицины, если удастся показать, что точно так же запускается формирование нервной ткани у человека.