Онтогенез. От клетки до человека

Пересечет ли конус роста среднюю линию (предположим, например, что речь идет о конусе роста аксона вставочного интернейрона, который передает сигналы от одного нейрона спинного мозга к другому), зависит главным образом от его реакции на контакт с клетками вентральной пластинки (напомню, что эта структура имеет форму полоски, которая проходит по вентральной поверхности нервной трубки; см. главу 5). На поверхности клеток вентральной пластинки есть белок под названием SLIT. Его распознает рецептор ROBO, имеющийся в конусах роста некоторых нейронов. При связывании рецептора ROBO с белком SLIT внутри конуса роста запускаются сигнальные пути, которые блокируют продвижение лидирующего края клетки, а также приводят к его быстрому сокращению.[230] Итак, если какая-то часть лидирующего края конуса роста, несущего рецептор ROBO, вошла в контакт с клеткой, экспрессирующей SLIT, то она сокращается, и продвижение аксона в этом направлении блокируется. Аксон будет расти в том направлении, куда его ведет та часть лидирующего края, которая не контактировала с несущими белок SLIT клетками средней линии, и поэтому не сможет ее пересечь. Если же конус роста лишен рецептора ROBO, он абсолютно невосприимчив к белку SLIT и может безнаказанно пересечь среднюю линию (рис. 66). Набор белков, экспрессирующихся в конусе роста, может меняться на протяжении его жизни. Аксоны, которые должны пересечь среднюю линию, могут послужить тут отличным примером. Пока они движутся к средней линии, у них есть рецепторы, которые регистрируют «притягивающие» сигналы клеток средней линии, а рецепторов ROBO практически нет (более того, у них синтезируются белки, которые в любом случае подавляют работу рецепторов ROBO). Поэтому такие аксоны без труда пересекают срединную линию. В процессе пересечения, однако, их конусы роста подвергаются воздействию высоких уровней концентрации белка Sonic Hedghog, который синтезируют клетки вентральной пластинки (глава 7). Под действием этого белка конусы роста после небольшой задержки, достаточной для пересечения средней линии, приобретают чувствительность к ROBO.[231] Это означает, что средняя линия теряет для них привлекательность, и они не пытаются снова пересечь ее, а движутся дальше к местам назначения.[232] (Аббревиатура ROBO происходит от названия мутации плодовых мушек roundabout (карусель), которая инактивирует аналог ROBO у мушек и приводит к тому, что конусы роста несколько раз пересекают среднюю линию, двигаясь по кругу, как лошадки в карусели.)

Если клеткам нужно образовывать связи только со «своей» стороной центральной нервной системы, они образуют аксоны, которые не должны пересекать вентральную пластинку. Конусы роста этих аксонов несут рецепторы ROBO и не могут пересечь «негостеприимную» зону вентральной пластинки. Некоторые из этих нейронов чувствительны как к «привлекающим» сигналам вентральной пластинки, так и к «отпугивающим» белкам SLIT. Столкнувшись с этим противоречивым влиянием, они остаются как можно ближе к сигналу-аттрактанту, но все же не настолько близко, чтобы непосредственно столкнуться с сигналом-репеллентом.[233] Подобно мотылькам, которые танцуют вокруг пламени, но не сгорают, они держатся на постоянном расстоянии от вентральной пластинки и растут параллельно ей вдоль спинного мозга. Такие аксоны связывают между собой разные уровни тела, например мозг с иннервирующими бицепсы моторными нейронами, располагающимися на уровне рук.

Рис. 66. Вентральная пластинка спинного мозга вырабатывает сигнальную молекулу SLIT. Она «отпугивает» конусы роста, несущие активный рецептор ROBO (a), а конусы роста, лишенные активного ROBO (б), могут свободно ее пересекать