BioScience Blog – Научный Биологический блог

Малые ГТФазы семейства Rho – Rho, Rac, Cdc42 являются важными участниками регуляционных путей в раннем развитии организма. Основной темой проекта является исследование множественных путей молекулярных взаимодействий, инициированных сигналом извне и приводящих к активации Rho-ГТФаз и их мишеней, а также роли этих путей в развитии.

В нашей лаборатории исследуется активация Rho факторами обмена гуаниловыми нуклеотидами (RhoGEF), содержащими RGS-домен, с помощью которого RhoGEF регулируются гетеротримерными G-белками. Проводится работа по определению места этих белков в системе молекулярных взаимодействий сигнального каскада лиганд – рецептор – G-белок – GEF – Rho-ГТФаза на модели раннего развития Xenopuslaevis, а также выясняется их роль в регуляции процессов раннего морфогенеза Xenopus laevis. Конкретной задачей данного исследования являлось определение экспрессии фактора обмена гуаниловыми нуклеотидами xLARG и гетеротримерного G-белка хGα13 на различных стадиях развития Xenopuslaevis, а также на полюсах эмбриона.

При анализе постадийного паттерна экспрессии генов xLARG и xGα13 у зародышей Xenopusметодом гибридизации insituбыло установлено, что на стадиях дробления и бластулы в анимальном полушарии присутствует транскрипт материнского происхождения. С началом зиготической экспрессии генома на стадии 8,5 развития количество транскрипта xGα13 сохранялось, а уровень экспрессии xLARG имел тенденцию к снижению к концу гаструляции (стадия 13). Новая волна экспрессии генов xLARG и xGα13, локализованная преимущественно в головном отделе, начиналась в период нейруляции, и количество транскрипта равномерно нарастало на стадиях нейрулы-хвостовой почки вплоть до последней исследованной стадии (стадия 40). Результаты были проверены и подтверждены методом исследования кинетики амплификации, а также высокочувствительным методом ПЦР с радиоактивной меткой с последующей количественной обработкой результатов.

Аналогичные методические подходы были использованы при исследовании распределения материнских транскриптов в различных зонах зародыша на стадии развития 8. Было показано, что, несмотря на высокое содержание желтка в вегетативных клетках, относительное содержание мРНК xGα13 во всех зонах зародыша одинаково. В то же время относительное содержание мРНК xLARG на вегетативном полюсе в десятки раз ниже, чем в анимальной, дорсальной и вентральной зонах.

Из приведенных результатов сделано заключение, что xGα13 имеет более равномерный характер распределения, чем xLARG. В настоящее время планируется взять для исследования еще один белок из подсемейства RGS-содержащих RhoGEF – xRhoGEF11. Белок xRhoGEF11 содержит тот же набор функциональных доменов, что и xLARG: DH-PH, PDZ и RGS – а потому также может быть членом сигнального каскада с участием Gα13. Планируется провести исследование пространственно-временного паттерна экспрессии xRhoGEF1 1 в раннем развитии Xenopuslaevis.