S.S.I. СОВРЕМЕННАЯ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ

При анализе генетического контроля развития нервной системы (нейрогенеза) исследователи концентрируют внимание на общих закономерностях процесса, на особенностях формирования нервных клеток, а также на эффектах отдельных генов в этих процессах. Очевидно, четко разграничить указанные группы вопросов удается далеко не всегда.

Также как и в биологии развития в целом, ключевой вопрос в изучении нейрогенеза – определение того, как (и почему) экспрессия группы генов происходит в данный момент и в соответствующем участке ткани. Понятно, что эти процессы регулируются не только генетической программой, действующей в конкретной группе клеток, но и внешними по отношению к нейронам процессами.

В качестве примера такого взаимодействия можно рассмотреть процесс нейрогенеза при доминантной неврологической мутации мыши Lurcher, при которой у гетерозиготных особей в возрасте 2 недель гибнут все клетки Пуркинье мозжечка. Эта гибель – результат прямого действия мутантного аллеля гена Lc именно в этих клетках. В то же время показано, что последующая дегенерация 90% гранулярных клеток – это вторичный эффект, следствие отсутствия клеток Пуркинье. Клетки Пуркинье в норме способствуют формированию нормальных синаптических контактов гранулярных клеток, а отсутствие нормально развитых синапсов ведет к постепенной дегенерации гранулярных клеток.

Очевидно, что нейрогенез представляет собой не серию сменяющих друг друга стадий, а процесс, в ходе которого происходит непрерывное взаимодействие сигналов, поступающих из внешней среды, и информации, считывающейся с генома. В схематической форме, однако, нельзя обойтись без условного деления процесса развития на стадии. Это деление проводится и в соответствии с современной эпигенетической концепцией. Последовательные стадии развития можно представить в виде схем, в которые входит ряд компонентов. Успех каждой стадии развития обеспечивается наличием следующих компонентов: фенотипа – Р, продуктов экспрессии определенных генов </, и существованием некоторого набора внешних условий, которые могут варьировать в определенных пределах:

где PJ – это фенотип зиготы, Р2 – фенотип следующей стадии. При развитии нервной системы картина усложняется тем, что в категорию "внешних" условий попадают влияния, идущие от других, параллельно развивающихся глиальных и нервных клеток, которые по фенотипу и паттерну экспрессии генов не идентичны нейрону (или группе нейронов), интересующих нас в данный момент. Общий анализ показывает, что на нейрон действуют продукты экспрессии генов, которые можно условно разделить на 4 категории в зависимости от особенностей их экспрессии. Это гены, которые экспрессируются в дифференцирующихся нейронах, в нейронах других групп, в глиальных клетках и на уровне всего организма.

Схему хорошо иллюстрируют примеры развития нервной системы дрозофилы. Еще до появления первых эмбриональных закладок, во время образования трехслойного зародыша, на стадии нервного валика, т.е. в период, когда нервной системы еще нет, общий план ее строения уже начинает формироваться. Генетический контроль процесса в эти периоды трудно отделим от формирования общей схемы тела (подробнее см.: Корочкин, 1989, 1991, 1992).