Новый сигнальный механизм, регулирующий развитие головного мозга, был открыт группой ученых из Лаборатории молекулярных основ эмбриогенеза ИБХ РАН. Статья об этом была опубликована в журнале Biology Open.

Все позвоночные животные от лягушки до человека проходят одинаковые стадии развития эмбриона, поэтому и механизм регуляции этого процесса универсален. Эмбриональный листок эктодермы сворачивается в нервную трубку, из которой впоследствии развивается головной мозг. Группа ученых под руководством д.б.н., профессора Андрея Зарайского обнаружила, что из клеток переднего края нервной пластинки с помощью малой ГТФазы Ras-dva1 сигнал передается к генам Ag1, Agr2 и Ras-dva1, располагающимся в клетках головной эктодермы. В свою очередь, белки, кодируемые Ag1 и Agr2 (семейство генов Agr), стимулируют выделение фактора роста фибробластов Fgf8 и регулятора раннего развития переднего мозга — транскрипционного фактора FoxG1. Этот механизм был подтвержден рядом экспериментов на эмбрионах шпорцевой лягушки с выключением каждого гена из цепочки взаимодействий, в результате чего блокировалась работа других генов, вовлеченных в эту цепочку, и нарушалось развитие головного мозга.

Схема сигнального механизма регуляции развития ...

Схема сигнального механизма регуляции развития головного мозга шпорцевой лягушки

Шпорцевая лягушка в качестве модели была выбрана не случайно. Ее эмбрионы достигают размера 1 миллиметра — что гораздо больше, чем у других позвоночных, поэтому на них можно хорошо проследить все этапы развития мозга. Кроме того, эмбрионы лягушки, в отличие, например, от эмбрионов млекопитающих, развиваются вне материнского организма и, таким образом, легко доступны для различных экспериментальных манипуляций. Открытый механизм обмена сигналами на краю нервной пластинки поможет не только заполнить пробел в знаниях о молекулярных основах раннего развития мозга, но и, как предполагают ученые, будет способствовать пониманию другого важного явления — регенерации. Дело в том, что, как сейчас выясняется, молекулярный каскад, включающий сигнальную связку Agr/Ras-dva, регулирует у амфибий и рыб не только раннее развитие мозга, но также и процесс регенерации больших придатков тела — конечностей и плавников.