Образовательно-энциклопедический портал
"Живая планета"
Природа, животный и растительный мир,
биология, человек и окружающая среда.

    

ПОИСК:  
 Шрифт 
 




    

Главное меню

    


Нас читает весь мир:




    

Облако тегов

    
наука 30, цитрусовые 1, экология 4, дарвинизм 6, вода 11, сумчатые 1, обезьяны 4, дельфины 7, млекопитающие 16, змеи 3, биология 25, птицы 12, кошки 5, ядовитые растения 3, насекомые 3, Зима 3, эволюция 2, ягоды 2, Лето 3, Осень 3, планета 1, животные 2, растения 38, собаки 7, исчезающие 6, овощи 17, грызуны 1, Весна 3, земноводные 1, лекарственные растения 12

    

Самое популярное

    


    

Ваши закладки

    
 У вас пока нет закладок (только для зарегистрированных пользователей).





Молекулы зародыша.


Тема: Исследования учёных
Обновлено: 30.05.2011 - 01:58

В молекулярной биологии есть давняя, но ещё не разрешенная проблема: как из одной-единственной оплодотворённой клетки развиваются кости, нервы, мышцы и все остальные ткани и органы тела. И вот в этой «тёмной» области, кажется, появился некий просвет: молекулы клеточной адгезии (латинская аббревиатура — САМ). Как видно из названия, они способны «прилипать» к клеткам и как-то влиять на их работу. Установлено, что эти молекулы необходимы для образования зародыша. А кроме того вполне может быть, что они лягут в основу новых способов лечения СПИДа, рака или... насморка.

Последние работы молекулярных эмбриологов показывают, что формирование живого существа в матке или в яйце связано с очень ограниченным набором универсальных молекул — умиых «хамелеонов», как их называют за изменчивость, позволяющую им соединяться с разными клетками так, как нужно, там, где нужно, и тогда, когда нужно,— для образования мозга, легких ,и других органов и тканей организма.
Однако их роль этим не ограничивается, возможно, САМ будут использоваться для получения лекарств как против насморка, так и против рака и СПИДа. Кроме того, они помогают нам понять происхождение и эволюцию нашей иммунной системы. Словом, сейчас они в авангарде современной клеточной биохимии.
Как они были обнаружены? Изучали строение губки. Брали две разные губки — голубую и оранжевую. Их клетки отделяли друг от друга и перемешивали, получалась в результате мозаика голубого с оранжевым. Но через некоторое время клетки вновь соединяются в голубую и оранжевую популяции, как если бы они узнавали друг друга. То была первая попытка понять механизм формирования зародыша.
Затем этот опыт был повторен на клетках куриного эмбриона, который имеет огромные глаза. Клетки сетчатки (их около 50 миллионов в одном глазу) отделяют друг от друга, перемешивают, и чудо перегруппировки повторяются: клеткам удается вновь соединиться друг с другом и образовать отчетливые специализированные слои: фоторецепторы сзади, клетки нервных узлов спереди. Вот тогда ученые предположили, что на поверхности клеток имеются специфические факторы, управляющие данным процессом, их назвали когнинами (то есть факторами узнавания). В поеледующих опытах ученые получили антитела для поиска загадочных когнинов, и с помощью этих антител в 1977 году удалось выявить на клетках нейросетчатки первую известную адгезивную молекулу — Х-САМ.
Как описать молекулу САМ? Представьте себе, что клетка как бы покрыта густой и пышной шевелюрой; её «волосы», которые проходят через оболочку клетки наружу,— это нити белков. Их головки получают извне сигналы, иногда сцепляются с головкой такого же «волоска» другой клетки. В настоящее время выяснена функция нескольких сотен таких белков клеточной «шевелюры» и известно, что каждый из них может иметь 10 000, 20 000, а иногда и 1 000 000 копий в одной и той же клетке. Таким образом, N-CAM представляет собой лишь одну из разновидностей адгезивных молекул в белковом «лесу», который покрывает клетку.
Очень скоро было выяснено, что компетентность N-CAM не ограничивается нервной системой зародыша; её нашли у всех позвоночных животных, причем в самых разных зародышевых тканях. Но тогда получается, что одна уникальная молекула способна специфически участвовать в формировании таких различных органов, как мозг, почки или перья. Каким же образом?

Увоморулин, одна из разновидностей САМ
Это увоморулин, одна из разновидностей САМ, которая поддерживает соединение 128 клеток морулы
(морула — зародыш, насчитывающий неснолько десятков часов). Через накое-то время САМ, которая
находится на клеточной поверхности, изменится, предоставив клеткам возможность свободно
передвигаться. Ещё через какое-то время появятся другие САМ, которые будут способствовать
соединению клеток в окончательную ткань.

А дело в том, что её ген содержит не менее двадцати экзонов, то есть фрагментов, на которых записана наследственная информация. Это большое число экзонов позволяет N-CAM частично видоизменяться (подобно женщине, которая меняет свой макияж), либо сращивая экзоны, либо даже теряя их, что укорачивает молекулу. Иногда же, наоборот, САМ удлиняется с помощью вспомогательной молекулы, например, сахара. Во всех этих случаях возникают разновидности изначальной N-CAM. В последние годы таким образом удалось выделить целую серию N-CAM (одинаковых у лягушки и у человека). Как они находят друг друга? Физические силы притяжения обеспечивают соединение определенных иммуноглобулиновых частей двух молекул, а также межклеточное связывание. Постепенно формируется ткань.
Затем САМ была обнаружена в других органах, в частности в печени. И к немалому удивлению, оказалось, что печеночные клетки соединяются при помощи САМ, которая — в отличие от N-CAM — лишена какого бы то ни было иммуноглобулина. Эта молекула получила название L-CAM. Позже выяснилось, что L-САМ распространены ещё больше, чем N-CAM. Наконец, в 1989 году была выявлена система, включающая две большие группы — N-САМ и L-CAM,— каждая из которых состоит из нескольких десятков членов. Эти молекулы не слишком многочисленны, но много их и не нужно: они достаточно изменчивы, чтобы приспособиться к любой ткани, которую нужно соткать.
Далее учёных ждал новый сюрприз: на поверхности зародышевых клеток одновременно присутствуют и N-CAM и L-CAM. А сформированные ткани вырабатывают либо только L-, либо только N-CAM; но могут выдавать и оба типа. Ничего не остается, как констатировать: развитие зародыша осуществляется динамичным и пластичным путём с мимолетными взаимодействиями между эмбриональными клетками, которые много перемещаются, мигрируют, на какое-то время связываются с одними клетками, потом окончательно соединяются с другими. Всё это благодаря САМ, которые сортируют и направляют это движение клеток, служат одновременно и машинистами, и диспетчерами, а также и связывающим цементом, и скрепляющими болтами, и т. п.
Всё это сразу, одновременно и во всех мыслимых направлениях и связях, и поэтому никогда ещё не было на нашей планете двух абсолютно одинаковых существ: даже два крошечных круглых червя, и то имеют определенные отличия. Даже у двух абсолютно одинаковых близнецов кора головного мозга различна. Каждый зародыш любого животного на Земле совершенно уникален!
Другая характерная особенность САМ состоит в их селективности. Именно поэтому от 50 до 70 процентов клеток зародыша умирает, будучи как бы отброшенными САМ. Поливалентность адгезионных молекул связана также с их плотностью. В зависимости от того, больше или меньше имеется САМ, соединение клеток происходит по-разному и на одной и той же клетке может наблюдаться различное «географическое» расположение САМ. Эти молекулы з аксоне отличны от таких же молекул в дендритах, хотя и аксоны и дендриты — отростки одного и того же нейрона. В более общем виде именно сочетание различных САМ вокруг данной клетки придаёт ей индивидуальность и позволяет соединиться с клетками такого же назначения и образовать именно данный орган, а не какой-нибудь другой. «Гены, которые кодируют САМ, являются таким образом генами морфорегуляции, имеющими свою собственную программу, отличающуюся от программ клеточной дифференциации, — подчеркивает французский исследователь этого феномена Жан-Поль Тьери.— Именно в этом и состоит огромная биологическая новизна концепции САМ». Это не противоречит, однако, тому, что две связанные благодаря цементирующему действию САМ клетки могут обмениваться информацией, которая обеспечит их последующее воплощение в клетки кости, мозга или печени.
Заметим, что молекулы клеточной адгезии интересуют не только эмбриологов, но и уже становятся предметом терапевтических исследований. Это относится, например, к САМ слизистой носа, которая имеет свойство фиксировать риновирус насморка. Если вам удастся заполучить аэрозоль, содержащий раствор этой САМ, вы уничтожите всех вирусов и — прощай, насморк! Тот же самый принцип может быть применен к СД4 — молекулам, подобным САМ, которые обеспечивают соединение вируса СПИД с лимфоцитами Т4. Очень большие надежды связываются с применением растворимых СД4, которые способны «заманить» вирус СПИДа ещё до встречи с лимфоцитом. Что касается рака, смертельный исход которого чаще всего связан с метастазами, то расширение знаний о САМ, которые участвуют в образовании метастазов, вероятно, позволит получить антиметастазовый фактор, что, по-видимому, станет решением проблемы рака.
Каково же происхождение САМ? С помощью компьютерного анализа звеньев цепи САМ и различных антител было совершенно точно установлено, что САМ и антитела иммунной системы происходят от общего предшественника. Вероятно, всё началось у первых многоклеточных, которые выработали простые системы клеточного опознавания. Затем, с появлением позвоночных, началось формирование специализированной иммунологической системы с её иммуноглобулинами и Т-рецепторами и с их обширным и изменчивым арсеналом, который даёт в наше распоряжение около миллиона типов различных антител. Они ведь тоже прекрасно опознают «контрагентов», даже более изощренно, нежели САМ.

По материалам зарубежной печати
и журнала «Наука и жизнь»
LifePlanet.org





 (Голосов: 10)

Просмотров: 3711

 <<- Тепло из бактерий. Гипноз у животных ->>






Гостевая книга Связь

"Живая планета"
ИЗУЧАЙТЕ И БЕРЕГИТЕ ПРИРОДУ !

 

 

Образовательный портал
«Живая планета»

Каталог Природа © KV 2010
О проекте  Добавить в избранное
* Биология, ботаника, история развития жизни. *  
Преподавателю, учащемуся и натуралисту.      
 58.8370    69.2982 {googleplus}