Клеточные и молекулярные основы морфогенетических реакций на механические напряженияНИР

Cellular and molecular basis of morphogenetic reactions to mechanical stresses

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Клеточные и молекулярные основы морфогенетических реакций на механические напряжения
Результаты этапа: При исследовании роли механических деформаций клеточного пласта в перемещении клеток было показано, что время деформации в 10 минут и 12% амплитуда деформации эксплантата оказались минимально необходимыми для инициации движений клеток в эксплантате, заключающихся в перегруппировке клеток (единичное смещение клетки внутри пласта, приводящее к изменению положения клетки относительно соседних) и в направленной миграции (продолжительное перемещение в выделенном направлении). Перегруппировки клеток превалировали в центральной части всех исследованных эксплантатов. Направленные движения клеток наблюдали в эксплантате, если тот имел правильную форму, а ось растяжения совпадала с длинной осью эксплантата. Для получения информации о молекулярных механизмах, определяющих разный способ морфогенеза верхушки роста и, соответственно, архитектуру колоний в целом был собран материал для секвенирования (верхушки роста G. loveni, D.pumila и D.pumila после активации канонического Wnt каскада, приводящей к неразделению верхушки на три зачатка). Были осуществлены модификации методик для подбора оптимальных условий проведения секвенирования от способа выделения тотальной РНК до анализа полученных прочтений, проведенного с помощью пакета нескольких программ. При анализе первых данных мы выявили, что при активации Wnt сигнального каскада возрастает экспрессия следующих генов: Wnt16, Wnt 3, wnt 7 и notum. В дальнейших исследованиях планируем выяснить, какую функцию выполняют данные гены. При исследовании роли гена germes в оогенезе позвоночных выявили локализацию мРНК гена с помощью in situ гибридизации с окраской антителами, конъюгированными частицами золота (<1 нм), где экспрессию germes определяли по наличию золотых частиц в клетках с использованием ТЭМ на ультратонких срезах. Экспрессия germes показана в цитоплазме и ядрах фолликулярных клеток больших и малых ооцитов, а также в зоне макро- и микровиллей ооцита и фолликулярных клеток. Причем, плотность частиц коллоидного золота в ФК выше, чем в половой плазме в ооците. Динамика синтеза белка Germes в ооцитах и раннем развитии Xenopus была оценена с помощью метода Western-blotting. Показано, что белок синтезируется в течение всего периода оогенеза, в раннем развитии (с увеличением в период нейруляции) и постепенно сижается плоть до личиночных стадий (48-я последняя, изученная нами).
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Клеточные и молекулярные основы морфогенетических реакций на механические напряжения
Результаты этапа: В ходе выполнения проекта в 2022 году были выполнены все поставленные задачи. Были получены данные по изменению формы и траекторий движений клеток эмбриональной ткани шпорцевой лягушки в соответствующих участках интактного зародыша и эксплантатах, для последующих исследований механозависимых движений клеток, которые, возможно, инициируются при растяжении ткани в ходе нормального развития. Был сконструирован генетически-кодируемый FRET-зонд ActTS-GR для количественных исследований распределения механических напряжений в супрабластопоральной области интактной средней гаструлы и растянутых эксплантатах крыши бластоцеля X.laevis. Были продолжены работы по исследованию молекулярных механизмов диверсификации планов организации колоний гидроидных полипов по генам-маркерам Dlx и FAT4, выбранным на основе предварительно полученных результатов анализа RNA-seq. Были исследованы паттерны экспрессии упомянутых генов методом гибридизации in situ , а также начаты исследования их функций в определении порядка симметрии колоний гидроидных полипов методом RNAi. Также, мы исследовали локализацию белка Germes в ооцитах и фолликулярных оболочках методом иммуногистохимии, с использованием выделенных нами антител. Нам удалось показать, что белок Germens экспрессируется в мигрирующих первичных половых клетках и что с помощью метода иммуногистохимии с применением антител против Germes возможно их визуализировать, так же как это было показано для других генов половой плазмы. Также нами был выявлен данный белок в фолликулярных клетках.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Клеточные и молекулярные основы морфогенетических реакций на механические напряжения
Результаты этапа: Проведен анализ морфогенетических движений клеток, визуализированных с помощью генетически-кодируемых маркеров клеточных мембран и ядер, в супрабластопоральной области зародышей шпорцевой лягушки. При цейтраферной съемке регистрировали скорость и сонаправленность движений клеток и их микродеформации, являющиеся показателем механических напряжений, возникающих в ткани. Используя математический анализ микродеформаций и FRET-зонд ActTS-GR , установили, что наиболее сильные напряжения характерны для медиальной области эмбриона в ходе гаструляции. Эксперименты по контролируемому автоматизированному растяжении эксплантатов эмбриональной ткани на разработанной нами установке показали, что клеточные перестройки компенсируют усиленное растяжение ткани в ходе процесса гаструляции. Методом гибридизации in situ получены пространственно-временные паттерны экспрессии генов Wnt-лигандов (wnt2, wnt3, wnt6, wnt7, wnt8 и wnt9/11), генов компонентов сигнального пути cWnt (axin, β-catenin и tcf), а также эндогенных ингибиторов этого сигнального пути (sfrp1 и notum) в ходе морфогенетического цикла верхушка роста побега Dynamena pumila. Показано, компоненты сигнального пути cWnt участвуют в предразметке верхушки роста с самого начала морфогенеза, а различия в их активности направляет спецификацию зачатков. Показана видоспецифичная роль гена Nodal в регуляции пространственной архитектуры колоний гидроидных полипов D.pumila и G. loveni. При исследовании гена germes (маркера половой плазмы и первичных половых клеток) в ооцитах и фолликулярных клетках шпорцевой лягушки подобраны условия выявления непроцесированной мРНК данного гена. Установлено, что в фолликулярных клетках ооцитов малого и большого роста и в самих ооцитах малого роста выявляется непроцесированная мРНК, т.е.продолжается транскрипция указанного гена. На поздних стадиях оогенеза в ооцитах транскрипция гена germes не происходит, присутствует только запасенная мРНК. Проведенный структурный анализ последовательности самого белка germes указывает на возможность его взаимодействия с белками, а локализация в области клеточных контактов - на его траспортную функцию.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Клеточные и молекулярные основы морфогенетических реакций на механические напряжения
Результаты этапа: С помощью гистологических и молекулярно-генетических методов подробно описана морфология и молекулярная разметка лево-правого организатора у эмбрионов шпорцевой лягушки в ходе нормального развития. Проведено сверхплановое исследование фундаментальных механизмов регуляции апоптоза, как дополнительного компонента морфогенетических преобразований в развитии, через цитохром c–кардиолипиновый комплекс, сопровождающийся перекисным окислением липидов и образованием свободных радикалов. С целью идентификации ортологов гена germes (обнаруженного у трех представителей рода Xenopus семейства Pipidae) проведен биоинформатический анализ в базе данных геномных и транскриптомных последовательностей животных, имеющих половую плазму. Гомологи последовательности germes выявлены у малой когтистой лягушки Hymenochirus boettgeri, принадлежащей также к семейству Pipidae, но не были найдены более ни в одном из геномов видов других семейств бесхвостых амфибий.
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Клеточные и молекулярные основы морфогенетических реакций на механические напряжения
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".