Необласт

Распределение необластов
Распределение необластов
	Распределение необластов у планарий Schmidtea mediterranea . Необласты обнаруживаются по всему телу, за исключением глотки (синяя стрелка) и кончика головы. Необласты отмечены красным. Зеленая маркировка показывает деление необластов.
Подробности
Дает начало	Бластема
	Анатомическая терминология [ править в Викиданных ]

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

Характеристики

Необласты — это соматические взрослые стволовые клетки, которых много у планарий. Морфологически необласты округлые и мелкие, размером от 5 до 10 мкм, имеют крупное ядро и скудную цитоплазму . ^[1] Это единственные делящиеся клетки планарий. ^[3] Необласты обнаруживаются в паренхиме планарий по всему телу, за пределами систем органов. ^[1] Единственные области, в которых необласты полностью отсутствуют, — это глотка и кончик головы. ^[4]

Образование бластемы

Новые клетки, образующиеся в результате деления необластов, образуют регенерирующую бластему. ^[5] Через несколько часов после травмы начинается реакция раны. ^[5] Первоначальная реакция на рану характеризуется увеличением количества клеточных делений и экспрессией генов реакции на повреждение. ^[6] Экспрессия генов, необходимых для регенерации конкретных 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 тел

Необласты имеют хроматоидные тела , которые представляют собой электронно-плотные структуры, состоящие из рибонуклеопротеиновых комплексов, которые, возможно, отвечают за поддержание необластов. В составе хроматоидных тел DjCBC-1 и SpolTud-1 были обнаружены два белковых компонента, 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 малые РНК, которые взаимодействуют с ними, необходимы для развития зародышевых клеток, клеточного обновления, эпигенетической регуляции и репрессии мобильных элементов. Необласты экспрессируют три гомолога Piwi, а экспрессия гомолога Piwi smedwi-1 используется для отличия необластов от других соматических клеток. ^[8] Экспрессия двух других гомологов Piwi, smedwi-2 и smedwi-3, важна 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 отдельные популяции необластов, называемые дзета и сигма. ^[6] Дзета- и сигма-необласты морфологически сходны, но характеризуются экспрессией разных генов. Сигма-необласты производят типы клеток головного мозга, кишечника, мышц, выделительной системы, глотки и глаз. Они также приводят к образованию клеток, которые становятся дзета-необластами. Дзета-необласты затем развивают другие типы эпидермальных клеток. ^[6]

Сигнальные пути, влияющие на необласты

Активность сигнального пути Wnt регулирует передне-заднюю ось планарий. Анализ гена Smed-betacatenin-1 , кодирующего эффектор пути Wnt, выявил его роль в регуляции передне-задней оси . ^[10] Экспрессия Smed-бетакатенина-1 необходима для образования тканей с задней идентичностью, а ингибирование экспрессии Smed-бетакатенина-1 приводит к регенерации у животных передних тканей (например, головы) вместо задних (например, хвоста). ^[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 Филип Ньюмарк превратили планарий в модельный генетический организм в начале 20-го века, чтобы изучить молекулярные механизмы, лежащие в основе регенерации. ^[12] Морган обнаружил, что кусок, соответствующий 1/279 части 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 плоскому червю отрезать и голову, и хвост, то средний сегмент регенерирует голову из бывшего переднего конца и хвост из бывшего заднего конца.

Schmidtea mediterranea стала предпочтительным видом для исследований из-за ее диплоидных хромосом и существования как бесполых, так и половых штаммов. ^[14] Недавние генетические скрининги с использованием технологии двухцепочечной РНК выявили 240 генов, влияющих на регенерацию S. mediterranea . Многие из этих генов имеют ортологи 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 в больших популяциях. Их белки аналогичны белкам человека. РНК-интерференция осуществляется путем кормления, инъекции или пропитки двухцепочечной РНК. Геном Schmidtea mediterranea секвенирован. У человека после рождения не осталось известных плюрипотентных стволовых клеток. ^[16]

Совместное исследовательское сообщество по исследованию планарий EuroPlanNet было создано в мае 2010 года. ^[16]

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Каток Джей Си (2018). «Стволовые клетки, формирование паттерна и регенерация у планарий: самоорганизация в масштабе организма» . Ин Ринк JC (ред.). Планарийная регенерация . Методы молекулярной биологии. Том. 1774. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер Нью-Йорк. стр. 57–172. дои : 10.1007/978-1-4939-7802-1_2 . ISBN 978-1-4939-7800-7 . ПМИД 29916155 . Проверено 3 декабря 2023 г.
^ Санчес Альварадо, Алехандро; Канг, Хара (25 апреля 2005 г.). «Многоклеточность, стволовые клетки и необласты планарии Schmidtea mediterranea» . Экспериментальные исследования клеток . 306 (2): 299–308. doi : 10.1016/j.yexcr.2005.03.020 . ПМИД 15925584 .
^ Реддиен П.В., Санчес Альварадо А (2004). «Основы регенерации планарий». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 20 : 725–757. doi : 10.1146/annurev.cellbio.20.010403.095114 . ПМИД 15473858 .
^ Реддиен П.В. (март 2013 г.). «Специализированные прародители и регенерация» . Разработка . 140 (5): 951–957. дои : 10.1242/dev.080499 . ПМЦ 3583037 . ПМИД 23404104 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Реддиен П.В. (октябрь 2018 г.). «Клеточная и молекулярная основа регенерации планарий» . Клетка . 175 (2): 327–345. дои : 10.1016/j.cell.2018.09.021 . ПМК 7706840 . ПМИД 30290140 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Баррези М., Гилберт С. (июль 2019 г.). Биология развития (12-е изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-1605358222 .
^ Ёсида-Кашикава М., Сибата Н., Такечи К., Агата К. (декабрь 2007 г.). «DjCBC-1, консервативная РНК-геликаза DEAD-бокса семейства RCK/p54/Me31B, является компонентом РНК-белковых комплексов в стволовых клетках планарий и нейронах» . Динамика развития . 236 (12): 3436–3450. дои : 10.1002/dvdy.21375 . ПМИД 17994545 . S2CID 35919013 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Реддиен, Питер В.; Овьедо, Нестор Дж.; Дженнингс, Джоя Р.; Дженкин, Джеймс С.; Альварадо, Алехандро Санчес (25 ноября 2005 г.). «SMEDWI-2 — это PIWI-подобный белок, который регулирует работу стволовых клеток планарий» . Наука . 310 (5752): 1327–1330. Бибкод : 2005Sci...310.1327R . дои : 10.1126/science.1116110 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 16311336 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Палакодети, Дасарадхи; Смелевская, Магда; Лу, И-Чен; Йео, Джин В.; Грейвли, Брентон Р. (2 мая 2008 г.). «Белки PIWI SMEDWI-2 и SMEDWI-3 необходимы для функционирования стволовых клеток и экспрессии piRNA у планарий» . РНК . 14 (6): 1174–1186. дои : 10.1261/rna.1085008 . ISSN 1355-8382 . ПМК 2390803 . ПМИД 18456843 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Петерсен К.П., Реддиен П.В. (январь 2008 г.). «Smed-бетакатенин-1 необходим для переднезадней полярности бластемы при регенерации планарий» . Наука . 319 (5861): 327–330. Бибкод : 2008Sci...319..327P . дои : 10.1126/science.1149943 . ПМИД 18063755 . S2CID 37675858 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Морган Т.Х. (1900). «Регенерация у планарий». Архив механики развития организмов . 10 (1): 58–119. дои : 10.1007/BF02156347 . hdl : 2027/hvd.32044107333064 . S2CID 33712732 .
^ Санчес Альварадо А., Ньюмарк, Пенсильвания (1998). «Использование планарий для анализа молекулярных основ регенерации многоклеточных животных». Заживление и регенерация ран . 6 (4): 413–420. дои : 10.1046/j.1524-475x.1998.60418.x . ПМИД 9824561 . S2CID 8085897 .
^ Монтгомери-младший, Кауард С.Дж. (июль 1974 г.). «О минимальном размере планарии, способной к регенерации». Труды Американского микроскопического общества . 93 (3): 386–391. дои : 10.2307/3225439 . JSTOR 3225439 . ПМИД 4853459 .
^ Ньюмарк, Пенсильвания, Санчес Альварадо А (март 2002 г.). «Не планарий вашего отца: классическая модель вступает в эпоху функциональной геномики». Обзоры природы. Генетика . 3 (3): 210–219. дои : 10.1038/nrg759 . ПМИД 11972158 . S2CID 28379017 .
^ Кастанеда Б. «Регенерация в S. mediterranea» . Биология развития . Технологический институт Джорджии . Проверено 31 марта 2014 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Джентиле Л., Себриа Ф., Барчерер К. (январь 2011 г.). «Плоский червь-планарий: модель in vivo для биологии стволовых клеток и регенерации нервной системы» . Модели и механизмы заболеваний . 4 (1): 12–19. дои : 10.1242/dmm.006692 . ПМК 3014342 . ПМИД 21135057 . S2CID 2478930 .

[Rink_2018-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Каток Джей Си (2018). «Стволовые клетки, формирование паттерна и регенерация у планарий: самоорганизация в масштабе организма» . Ин Ринк JC (ред.). Планарийная регенерация . Методы молекулярной биологии. Том. 1774. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер Нью-Йорк. стр. 57–172. дои : 10.1007/978-1-4939-7802-1_2 . ISBN 978-1-4939-7800-7 . ПМИД 29916155 . Проверено 3 декабря 2023 г.

[2] Санчес Альварадо, Алехандро; Канг, Хара (25 апреля 2005 г.). «Многоклеточность, стволовые клетки и необласты планарии Schmidtea mediterranea» . Экспериментальные исследования клеток . 306 (2): 299–308. doi : 10.1016/j.yexcr.2005.03.020 . ПМИД 15925584 .

[review-3] Реддиен П.В., Санчес Альварадо А (2004). «Основы регенерации планарий». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 20 : 725–757. doi : 10.1146/annurev.cellbio.20.010403.095114 . ПМИД 15473858 .

[4] Реддиен П.В. (март 2013 г.). «Специализированные прародители и регенерация» . Разработка . 140 (5): 951–957. дои : 10.1242/dev.080499 . ПМЦ 3583037 . ПМИД 23404104 .

[Reddien_2018-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Реддиен П.В. (октябрь 2018 г.). «Клеточная и молекулярная основа регенерации планарий» . Клетка . 175 (2): 327–345. дои : 10.1016/j.cell.2018.09.021 . ПМК 7706840 . ПМИД 30290140 .

[Devbio-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Баррези М., Гилберт С. (июль 2019 г.). Биология развития (12-е изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-1605358222 .

[7] Ёсида-Кашикава М., Сибата Н., Такечи К., Агата К. (декабрь 2007 г.). «DjCBC-1, консервативная РНК-геликаза DEAD-бокса семейства RCK/p54/Me31B, является компонентом РНК-белковых комплексов в стволовых клетках планарий и нейронах» . Динамика развития . 236 (12): 3436–3450. дои : 10.1002/dvdy.21375 . ПМИД 17994545 . S2CID 35919013 .

[:0-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с Реддиен, Питер В.; Овьедо, Нестор Дж.; Дженнингс, Джоя Р.; Дженкин, Джеймс С.; Альварадо, Алехандро Санчес (25 ноября 2005 г.). «SMEDWI-2 — это PIWI-подобный белок, который регулирует работу стволовых клеток планарий» . Наука . 310 (5752): 1327–1330. Бибкод : 2005Sci...310.1327R . дои : 10.1126/science.1116110 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 16311336 .

[:1-9] Перейти обратно: ^а ^б Палакодети, Дасарадхи; Смелевская, Магда; Лу, И-Чен; Йео, Джин В.; Грейвли, Брентон Р. (2 мая 2008 г.). «Белки PIWI SMEDWI-2 и SMEDWI-3 необходимы для функционирования стволовых клеток и экспрессии piRNA у планарий» . РНК . 14 (6): 1174–1186. дои : 10.1261/rna.1085008 . ISSN 1355-8382 . ПМК 2390803 . ПМИД 18456843 .

[pmid18063755-10] Перейти обратно: ^а ^б Петерсен К.П., Реддиен П.В. (январь 2008 г.). «Smed-бетакатенин-1 необходим для переднезадней полярности бластемы при регенерации планарий» . Наука . 319 (5861): 327–330. Бибкод : 2008Sci...319..327P . дои : 10.1126/science.1149943 . ПМИД 18063755 . S2CID 37675858 .

[Morgan_1900-11] Перейти обратно: ^а ^б Морган Т.Х. (1900). «Регенерация у планарий». Архив механики развития организмов . 10 (1): 58–119. дои : 10.1007/BF02156347 . hdl : 2027/hvd.32044107333064 . S2CID 33712732 .

[12] Санчес Альварадо А., Ньюмарк, Пенсильвания (1998). «Использование планарий для анализа молекулярных основ регенерации многоклеточных животных». Заживление и регенерация ран . 6 (4): 413–420. дои : 10.1046/j.1524-475x.1998.60418.x . ПМИД 9824561 . S2CID 8085897 .

[Montgomery_1974-13] Монтгомери-младший, Кауард С.Дж. (июль 1974 г.). «О минимальном размере планарии, способной к регенерации». Труды Американского микроскопического общества . 93 (3): 386–391. дои : 10.2307/3225439 . JSTOR 3225439 . ПМИД 4853459 .

[14] Ньюмарк, Пенсильвания, Санчес Альварадо А (март 2002 г.). «Не планарий вашего отца: классическая модель вступает в эпоху функциональной геномики». Обзоры природы. Генетика . 3 (3): 210–219. дои : 10.1038/nrg759 . ПМИД 11972158 . S2CID 28379017 .

[Web-15] Кастанеда Б. «Регенерация в S. mediterranea» . Биология развития . Технологический институт Джорджии . Проверено 31 марта 2014 г.

[hopes-16] Перейти обратно: ^а ^б Джентиле Л., Себриа Ф., Барчерер К. (январь 2011 г.). «Плоский червь-планарий: модель in vivo для биологии стволовых клеток и регенерации нервной системы» . Модели и механизмы заболеваний . 4 (1): 12–19. дои : 10.1242/dmm.006692 . ПМК 3014342 . ПМИД 21135057 . S2CID 2478930 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]