Механизмы установления межнейронных связей в нервной системе позвоночных и беспозвоночных являются в настоящее время одной из важных проблем в области нейробиологии. Исследователи, занимающиеся изучением этого процесса, приступили к идентификации молекул и механизмов, лежащих в основе этого процесса. Как модельные системы каждая группа организмов имеет свои преимущества и вносит определенный вклад в понимание того, каким образом аксоны достигают своих конечных мишеней. Именно у беспозвоночных модельных организмов при использовании классических методов скрининга мутаций были обнаружены гены, нарушающие процесс нахождения аксонами своего пути во время развития мозга. Позвоночные организмы являются хорошими модельными системами для изучения функциональных механизмов. В настоящем обзоре авторы рассматривают роль беспозвоночных животных в открытии молекулярных механизмов, управляющих направлением движения аксонов к своим конечным мишеням.
аксоны часто растут вдоль др. аксонов, чтобы создать пучок, называемый fascicles, и целый ряд cell adhesion molecules (CAMs) обнаруживается на поверхности аксонов, которые вносят вклад в процесс фасцикуляции. ... Во время эмбрионального развития аксоны должны преодолеть значительные расстояния, чтобы достичь своих конечных мишеней. Пониманию этого процесса в значительной степени способствовали исследования на беспозвоночных моделях. Такие организмы как Drosophila и C. elegans оказались особенно полезными из-за их относительно просто устроенной нервной системы и возможности проведения точного генетического анализа. Ключевой стратегией во время исследования нахождения аксонами своего пути является нарушение пути аксона к мишени между клетками-ориентирами (guidepost), существование которых было обнаружено в почке (зачатке) конечности кузнечика. Важными посредниками во взаимодействии между клетками-ориентирами и аксонами являются нетрин (netrin) и его рецепторы. Генетические исследования позволили очертить контуры сигнального каскада, опосредующего действие нетрина. Roundabout (Robo) и Slit формируют часть связанной между собой сигнальной системы, являющейся критической в процессе нахождения аксоном своего пути. Их главная роль заключается в регулировании (упорядочивании) средней линии (midline), пересекаемой аксонами в нервной системе Drosophila. Серия генетических исследований позволила выявить каскад, который может опосредовать их эффект. Уже имеющиеся (pre-existing) аксоны важны для выбора направления движения и роста последующих аксонов, поскольку ведомые аксоны часто fasciculate (расположены в виде пучка) с направляющим аксоном, который достигает своей мишени. Предполагают, что траектории аксонов имеют разные молекулярные метки, распознаваемые последующими аксонами. Было идентифицировано несколько молекул, выполняющих роль меток, и среди них молекулы neuroglian, N-cadherin и fasciclins. Defasciculation также важна, как и fasciculation, для нахождения аксоном пути к своей мишени. Уже идентифицировано несколько молекул, участвующих в этом процессе – среди них semaphorins, Beaten path, Off-track и другие. Внутриклеточные пути, посредством которых эти молекулы опосредуют defasciculation, изучаются. Исследование глаза Drosophila позволило идентифицировать дополнительные молекулы-проводники, которые не были идентифицированы при использовании обычного фенотипического скрининга. Особенно это было полезно для идентификации внутриклеточных сигнальных элементов, которые участвуют в нахождении аксонами своего пути. Несмотря на идентификацию многих молекул, лежащих в основе «управления» аксонами, вероятно, существуют и другие молекулы. Например, мы мало знаем о том, как аксоны интегрируют полученные ими одновременно сигналы и генерируют единственный верный ответ, а также как они адаптируют свои ответные реакции, двигаясь вдоль своего пути следования к конечной мишени. Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо использовать преимущества как беспозвоночных, так и позвоночных модельных систем.
Таким образом, не столько генетический код, а в гораздо большей степени влияние среды определяет путь развивающегося аксона и, соотвественно, предрасположения и психические способности. (nan)