Необласт
Планарийные регенерационные пролиферативные клетки

Распределение необластов
Распределение необластов у планарии Schmidtea mediterranea . Необласты находятся по всему телу, за исключением глотки (синяя стрелка) и кончика головы. Необласты обозначены красным цветом. Зеленая маркировка показывает необласты в процессе деления.
Подробности
Дает началоБластема
Анатомическая терминология
[править на Wikidata]

Необласты (ˈniːəʊˌblæst) — это взрослые стволовые клетки , обнаруженные у плоских червей- планарий . Это единственные делящиеся клетки планарии, и они производят все типы клеток, включая зародышевые . [1] [2] Необласты в изобилии присутствуют в паренхиме планарии и составляют до 30 процентов всех клеток. [1] После травмы необласты быстро делятся и генерируют новые клетки, что позволяет планариям регенерировать любую недостающую ткань. [1]

Характеристики

Необласты — это соматические взрослые стволовые клетки, которые в изобилии присутствуют у планарий. Морфологически необласты круглые и маленькие, от 5 до 10 мкм, с большим ядром и скудной цитоплазмой . [1] Это единственные делящиеся клетки планарии. [3] Необласты находятся в паренхиме планарии по всему телу, за пределами систем органов. [1] Единственными областями, где полностью отсутствуют необласты, являются глотка и кончик головы. [4]

Формирование бластемы

Новые клетки, полученные путем деления необластов, образуют регенерирующую бластему. [5] Через несколько часов после травмы начинается реакция на рану. [5] Первоначальная реакция на рану характеризуется увеличением числа делений клеток и экспрессией генов реакции на травму. [6] Экспрессия генов, необходимых для регенерации определенных поврежденных тканей, наблюдается через несколько дней после травмы. [5] Изменения в экспрессии генов сопровождаются быстрым ростом бластемы и появлением новых функциональных тканей. [5]

Молекулярные характеристики

Компоненты хроматоидных телец

Необласты имеют хроматоидные тельца , которые представляют собой электронно-плотные структуры, состоящие из комплексов рибонуклеопротеинов, которые, возможно, отвечают за поддержание необластов. В хроматоидных тельцах были обнаружены два белковых компонента DjCBC-1 и SpolTud-1, которые гомологичны белкам, участвующим в пролиферации клеток зародышевой линии в других организмах. [7]

Piwi и взаимодействие малых РНК в необластах

Подсемейство белков Argonaute Piwi и взаимодействующие с ними малые РНК необходимы для развития зародышевых клеток, клеточного оборота, эпигенетической регуляции и подавления мобильных элементов. Необласты экспрессируют три гомолога Piwi, а экспрессия гомолога Piwi smedwi-1 используется для различения необластов от других соматических клеток. [8] Экспрессия двух других гомологов Piwi, smedwi-2 и smedwi-3, необходима для необластов. [8] [9] Ингибирование экспрессии генов smedwi-2 или smedwi-3 блокирует регенерацию, ухудшает поддержание тканей и приводит к смерти. [8] [9]

Специализация необластов

Ген smedwi-1 экспрессируется всеми необластами. [6]

Существуют две различные популяции необластов, называемые зета и сигма. [6] Зета и сигма необласты морфологически схожи, но они характеризуются экспрессией разных генов. Сигма необласты производят типы клеток мозга, кишечника, мышц, экскреторных, глоточных и глазных клеток. Они также приводят к клеткам, которые становятся зета необластами. Затем зета необласты развивают другие типы эпидермальных клеток. [6]

Сигнальные пути, влияющие на необласты

Активность сигнального пути Wnt регулирует передне-заднюю ось планарии. Анализ гена Smed-бетакатенина-1 , кодирующего эффектор пути Wnt, выявил его роль в регуляции передне-задней оси . [10] Экспрессия Smed-бетакатенина-1 необходима для производства тканей с задней идентичностью, а ингибирование экспрессии Smed-бетакатенина-1 приводит к тому, что у животных регенерируются передние ткани (например, голова) вместо задних (например, хвост). [10]

История

Исследования регенерации с использованием планарий начались в конце 1800-х годов и были популяризированы Т. Х. Морганом в начале 20-го века. [11] Алехандро Санчес-Альварадо и Филипп Ньюмарк преобразовали планарии в модельный генетический организм в начале 20-го века, чтобы изучить молекулярные механизмы, лежащие в основе регенерации. [12] Морган обнаружил, что часть, соответствующая 1/279 планарии [11] или фрагмент, содержащий всего 10 000 клеток, может регенерировать в нового червя в течение одной-двух недель. [13] Морган также обнаружил, что если отрезать от плоского червя и голову, и хвост, средний сегмент регенерирует голову из бывшего переднего конца и хвост из бывшего заднего конца.

Schmidtea mediterranea стала видом, выбранным для исследования, благодаря своим диплоидным хромосомам и существованию как бесполых, так и половых штаммов. [14] Недавние генетические скрининги с использованием технологии двухцепочечной РНК выявили 240 генов, которые влияют на регенерацию у S. mediterranea . Многие из этих генов имеют ортологов в геноме человека. [15]

Приложение

Изучение необластов помогает раскрыть механизмы и функционирование стволовых клеток и дегенерации тканей. Планарии могут регенерировать любую часть тела из маленьких кусочков за несколько дней и имеют много взрослых стволовых клеток. Их легко культивировать и выращивать до больших популяций. Их белки похожи на человеческие белки. РНК-интерференция осуществляется путем кормления, инъекции или замачивания их в двухцепочечной РНК. Геном Schmidtea mediterranea был секвенирован. У людей не сохранилось известных плюрипотентных стволовых клеток после рождения. [16]

В мае 2010 года было создано совместное исследовательское сообщество по изучению планарий — EuroPlanNet. [16]

Ссылки

  1. ^ abcde Rink JC (2018). «Стволовые клетки, формирование паттернов и регенерация у планарий: самоорганизация в масштабе организма». В Rink JC (ред.). Регенерация планарий . Методы в молекулярной биологии. Т. 1774. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer New York. С. 57–172. doi :10.1007/978-1-4939-7802-1_2. ISBN 978-1-4939-7800-7. PMID  29916155 . Получено 3 декабря 2023 г. .
  2. ^ Санчес Альварадо, Алехандро; Канг, Хара (25 апреля 2005 г.). «Многоклеточность, стволовые клетки и необласты планарии Schmidtea mediterranea». Experimental Cell Research . 306 (2): 299–308. doi :10.1016/j.yexcr.2005.03.020. PMID  15925584.
  3. ^ Reddien PW, Sánchez Alvarado A (2004). «Основы регенерации планарии». Annual Review of Cell and Developmental Biology . 20 : 725–757. doi :10.1146/annurev.cellbio.20.010403.095114. PMID  15473858.
  4. ^ Reddien PW (март 2013 г.). «Специализированные предшественники и регенерация». Development . 140 (5): 951–957. doi : 10.1242/dev.080499. PMC 3583037. PMID  23404104. 
  5. ^ abcd Reddien PW (октябрь 2018 г.). «Клеточная и молекулярная основа регенерации планарии». Cell . 175 (2): 327–345. doi :10.1016/j.cell.2018.09.021. PMC 7706840 . PMID  30290140. 
  6. ^ abcd Barresi M, Gilbert S (июль 2019). Биология развития (12-е изд.). Oxford University Press. ISBN 978-1605358222.
  7. ^ Yoshida-Kashikawa M, Shibata N, Takechi K, Agata K (декабрь 2007 г.). "DjCBC-1, консервативная DEAD box РНК-хеликаза семейства RCK/p54/Me31B, является компонентом комплексов РНК-белок в стволовых клетках и нейронах планарии". Developmental Dynamics . 236 (12): 3436–3450. doi : 10.1002/dvdy.21375 . PMID  17994545. S2CID  35919013.
  8. ^ abc Reddien, Peter W.; Oviedo, Néstor J.; Jennings, Joya R.; Jenkin, James C.; Alvarado, Alejandro Sánchez (25 ноября 2005 г.). «SMEDWI-2 — это белок, подобный PIWI, который регулирует стволовые клетки планарии». Science . 310 (5752): 1327–1330. Bibcode :2005Sci...310.1327R. doi :10.1126/science.1116110. ISSN  0036-8075. PMID  16311336.
  9. ^ ab Palakodeti, Dasaradhi; Smielewska, Magda; Lu, Yi-Chien; Yeo, Gene W.; Graveley, Brenton R. (2 мая 2008 г.). «Белки PIWI SMEDWI-2 и SMEDWI-3 необходимы для функционирования стволовых клеток и экспрессии piRNA у планарий». RNA . 14 (6): 1174–1186. doi :10.1261/rna.1085008. ISSN  1355-8382. PMC 2390803 . PMID  18456843. 
  10. ^ ab Petersen CP, Reddien PW (январь 2008 г.). «Smed-бетакатенин-1 необходим для переднезадней полярности бластемы при регенерации планарии». Science . 319 (5861): 327–330. Bibcode :2008Sci...319..327P. doi : 10.1126/science.1149943 . PMID  18063755. S2CID  37675858.
  11. ^ аб Морган TH (1900). «Регенерация у планарий». Archiv für Entwicklungsmechanik der Organismen . 10 (1): 58–119. дои : 10.1007/BF02156347. hdl : 2027/hvd.32044107333064 . S2CID  33712732.
  12. ^ Санчес Альварадо А., Ньюмарк ПА. (1998). «Использование планарий для анализа молекулярной основы регенерации метазоа». Восстановление ран и регенерация . 6 (4): 413–420. doi :10.1046/j.1524-475x.1998.60418.x. PMID  9824561. S2CID  8085897.
  13. ^ Монтгомери Дж. Р., Ковард С. Дж. (июль 1974 г.). «О минимальном размере планарии, способной к регенерации». Труды Американского микроскопического общества . 93 (3): 386–391. doi :10.2307/3225439. JSTOR  3225439. PMID  4853459.
  14. ^ Newmark PA, Sánchez Alvarado A (март 2002 г.). «Не планария твоего отца: классическая модель вступает в эру функциональной геномики». Nature Reviews. Genetics . 3 (3): 210–219. doi :10.1038/nrg759. PMID  11972158. S2CID  28379017.
  15. ^ Кастанеда Б. "Регенерация в S. mediterranea". Биология развития . Georgia Tech . Получено 31 марта 2014 г.
  16. ^ ab Gentile L, Cebrià F, Bartscherer K (январь 2011 г.). «Планарный плоский червь: модель in vivo для биологии стволовых клеток и регенерации нервной системы». Disease Models & Mechanisms . 4 (1): 12–19. doi :10.1242/dmm.006692. PMC 3014342. PMID 21135057.  S2CID 2478930  . 
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Neoblast&oldid=1224531848"