Novosibirsk; Birmingham, Alabama
Клеточная миграция – важный морфогенетический процесс, необходимый на разных этапах индивидуального развития и функционирования организма. Инициация и поддержание состояния движения клеток требуют активации множества факторов, участвующих в регуляции транскрипции, преобразованиях сигналов, адгезивных взаимодействиях, модуляциях мембран и цитоскелета. Однако клеточная миграция зависит не только от статуса клеток, способных к активному движению, но и от состояния окружающих клеток, с которыми взаимодействуют движущиеся клетки. Окружающие клетки или матрикс не просто формируют субстрат для перемещения, но могут также участвовать в пространственно-временной регуляции миграции. В настоящее время нет точных представлений о генетических механизмах этой регуляции. Чтобы определить роль клеточного окружения в регуляции индивидуальной клеточной миграции, в настоящей работе мы изучали миграцию клеток зародышевой линии (КЗЛ) в раннем эмбриогенезе Drosophila melanogaster. В норме КЗЛ обособляются на 3-й стадии эмбриогенеза на заднем полюсе эмбриона. Во время гаструляции (6–7-я стадии) КЗЛ в виде консолидированной группы пассивно перемещаются внутрь эмбриона и оказываются в кармане первичной кишки. Далее КЗЛ индивидуализируются, приобретают амебоидную форму, активно перемещаются сквозь эпителий кишки и мигрируют в 5–6-й брюшные сегменты эмбриона, где формируют парные первичные гонады. Мы провели скрининг генов, экспрессирующихся в окружающем КЗЛ эпителии в раннем эмбриогенезе и влияющих на их миграцию. Выявили гены myc, Hph, stat92E, Tre-1 и hop, РНКинтерференция которых приводит к преждевременной активной миграции КЗЛ на 4–7-й стадиях эмбриогенеза. Эти гены можно разделить на две группы: модуляторы активности JAK/STAT сигнального каскада, индуцирующего миграцию в КЗЛ, – гены stat92E, Tre-1, hop, и гены, вовлеченные в морфогенез и поляризацию эпителия, т.е. модифицирующие проницаемость эпителиального барьера, – myc, Hph. Так как снижение количества продуктов каждого из этих генов приводило к преждевременной миграции КЗЛ, то можно сделать вывод, что в норме на ранних стадиях эмбриогенеза соматическое окружение негативно регулирует миграцию клеток зародышевой линии.
Cell migration is an important morphogenetic process necessary at different stages of individual development and body functioning. The initiation and maintenance of the cell movement state requires the activation of many factors involved in the regulation of transcription, signal transduction, adhesive interactions, modulation of membranes and the cytoskeleton. However, cell movement depends on the status of both migrating and surrounding cells, interacting with each other during movement. The surrounding cells or cell matrix not only form a substrate for movement, but can also participate in the spatio-temporal regulation of the migration. At present, there is no exact understanding of the genetic mechanisms of this regulation. To determine the role of the cell environment in the regulation of individual cell migration, we studied the migration of primordial germline cells (PGC) during early embryogenesis in Drosophila melanogaster. Normally, PGC are formed at the 3rd stage of embryogenesis at the posterior pole of the embryo. During gastrulation (stages 6–7), PGC as a consolidated cell group passively transfers into the midgut primordium. Further, PGC are individualized, acquire an amoeboid form, and actively move through the midgut epithelium and migrate to the 5–6 abdominal segment of the embryo, where they form paired embryonic gonads. We screened for genes expressed in the epithelium surrounding PGC during early embryogenesis and affecting their migration. We identified the myc, Hph, stat92E, Tre-1, and hop genes, whose RNA interference leads to premature active PGC migration at stages 4–7 of embryogenesis. These genes can be divided into two groups: 1) modulators of JAK/STAT pathway activity inducing PGC migration (stat92E, Tre-1, hop), and 2) myc and Hph involved in epithelial morphogenesis and polarization, i.e. modifying the permeability of the epithelial barrier. Since a depletion of each of these gene products resulted in premature PGC migration, we can conclude that, normally, the somatic environment negatively regulates PGC migration during early Drosophila embryogenesis.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.