Классификация семейств нейротрофических факторов

Слайд 3

Суперсемейство факторов роста опухолей бета (40 членов)
2 субсемейства: Факторы, продуцируемые

костным мозгом (ВМР), активины, факторы роста и дифференцировки (GDF) и др.
Рецепторы для TGF-beta – широко распространены в разных типах клеток.
Плейотропный цитокин: ингибирует и стимулирует пролиферацию и клеточную дифференцировку, участвует в эмбриональном развитии, апоптозе, регуляции клеточного цикла, развитии гуморального ответа, подавлении гемопоэза, усилении синтеза белков межклеточного матрикса, оказывает анаболическое действие.

Основная изоформа: секретируемый клетками иммунной системы TGF-β1.

Слайд 4

Сигнальный путь факторов семейства TGF-beta
Цитоплазма
Ядро
Передача сигнала от TGF-β: к рецепторам типа

II, их олигомеризация с рецепторами типа I и фосфорилирование Smad

TGF-beta

Слайд 5

Нервный гребень
Нервные клетки
Шванновские клетки
Гладкомышечные клетки
Немиелинизированные клетки
Миелинизированные клетки
Молекулярные механизмы дифференцировки клеток нервного

гребня под действием различных факторов роста семейства TGF-β

+BMP-2

+TGF-β1

+Нейрегулин

-TGF-β1

+TGF-β1

Слайд 6

Консерватизм факторов роста семейства TGF-β
Мутация в гене dpp дрозофилы –

нарушение дорзально-вентрального паттернирования.
Ингибирование экспрессии гена BMP-4 человека -
нарушение дорзально-вентрального паттернирования.
Введение дрозофилам гомолога dpp - нормального гена человека ВМР4 – исправление дефекта.
Таким образом, метаболический путь DPP-BMP сохранен функциональным на протяжении по крайней мере последних 600 млн лет.

Слайд 7

Ингибиторы факторов роста семейства TGF-beta
Фоллистатин (связывается с Bmp-4, активином и TGF-beta)

Нокаут – нарушение ранних стадий развития гладких мышц дыхательных путей легких.
2) Ноггин (связывается с Bmp-2 и Bmp-4) Нокаут: - нарушение размеров нейрональной трубки, отсутствие каудальных ребер, нарушение скелета конечностей.
Основной механизм при нокауте ноггина:
Прекращение ингибирования BMP-4->преждевременный синтез BMP-4 ? ингибирование FGF8 - > нарушение морфогенеза.
3) Хордин (связывается с Bmp-4)
Нокаут - прекращение роста нижней челюсти.
4) Церберус (связывается с Bmp-4, активином и TGF-beta). Нокаут - дефекты в формировании структуры головы
5) Лефти (связывается с TGF-beta и Wnt).
Нокаут – нарушение лево-правосторонней асимметрии.

Слайд 8

Нейроспецифические факторы роста в онтогенезе
FGF8 – самый ранний сигнал
Затем индукция BМР,

Sox3, ERN1
Активация пронейрональных факторов транскрипции
Нейротрофины – паракринные факторы роста, поддерживающие жизнеспособность нейронов, стимулирующие их развитие и активность.

Регулируют дифференцировку нейронов, рост и ремоделирование аксонов и дендритов, формирование синапсов и др.

Слайд 9

Нейротрофины и их рецепторы

Слайд 10

Белки, управляющие нейрональной миграцией и ростом аксонов
Нетрины - хемоаттрактивные белки, аксональное

наведение (рецептор: DCC)
Семафорины – хемореппеленты, отталкивающее действие на конус роста аксона, отклоняя его от прорастания в неподходящие области (рецепторы: плексин и нейропилин)
Эфрины - нейротрофические факторы, определяют топографию связей в развивающейся нервной системе (рецепторы: eph)

Слайд 11

Факторы формирования нервных связей
(семейство факторов эфринов (Eph) и их рецепторов)
Имеется

8 генов семейства факторов Eph и 16 eph- рецепторов . Они экспрессируются в клетках нервной системы при раннем эмбриогенезе в специфической пространственно-временной манере.
У кур аксоны антериорных нейронов ретины (сетчатки глаза) проецируются на постериорную область зрительного тектума (мишень в среднем мозге), а постериорные нейроны - на антериорную область тектума.
Нокаут генов Eph-рецепторов нарушал формирования нервных связей.
Градиенты лиганда (Eph) в tectum и его рецептора в ретине совпадают.
Всё это соответствует теории химического сродства Сперри (1943): запрограмированная топографическая карта соединения нейронов возникает в результате взаимодействия "ярлычков" на пресинаптических нейронах с комплементарными "ярлычками" на постсинаптических. При этом им предполагалось, что позиционная информация имеет форму градиента.

Слайд 12

Слайд 13

Гемопоэтические факторы роста в онтогенезе

Слайд 14

Схема гематопоэза

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Гемопоэтические факторы роста
Плюрипотентная клетка

Слайд 19

ИНТЕРЛЕЙКИНЫ

Слайд 20

Слайд 21

Клетки-мишени для гемопоэтических факторов роста

Слайд 22

Факторы роста эндотелиальных клеток
(плацентарный ФР - PLGF, васкулярно-эндотелиальные ФР

- VEGF)

Слайд 23

Слайд 24

Эндостатин:
фрагмент коллагена XVIII, подавляет миграционную активность эндотелиоцитов и стимулирует апоптоз

посредством ингибирования циклина D1 и остановки клеточного цикла эндотелиоцитов в фазе G1. Он блокирует опосредованные VEGF сигнальные пути, непосредственно взаимодействуя с рецептором VEGF.
Ангиостатин:
образуется при расщеплении белка плазмина, ингибирует пролиферативную активность и миграцию эндотелиоцитов, запускает процессы их апоптоза, предотвращая образование новых кровеносных сосудов; используется в качестве противоракового препарата.

Ингибиторы факторов роста эндотелиальных клеток

Слайд 25

Влияние на развитие организмов трансгенов, кодирующих факторы роста и их рецепторы

тина

Мутант. ген кератина rFGF

KGF ген кератина

TGFβ MMTV

Вывод: KGF интерферирует с процессами взаимодействия мезенхимы и эпителия

Вывод: FGF – важный фактор морфогенеза супрабазальных кератиноцитов

Вывод: TGFβ – негативный фактор развития молочной железы

Ген

Слайд 26

Активин А + NGF-beta
тормозят прогрессию клонов в эндо- и эктодерму,

но сильно стимулирует образование клонов мезодермального происхождения.
bFGF или BMP-4 c EGF
стимулируют селективную прогрессию клонов экто- и мезодермы, блокируя развитие клонов энтодермы.
HGF + NGF
Активируют рост клонов всех зародышевых листков

ЭСК как модель изучения функций факторов роста

Слайд 27

Сигнальные пути в онтогенезе
Основные СП: Wnt, Hedgehog, Notch, Nodal.

Слайд 28

Wnt-путь
Активация Dsh
T-cell factor
Белки семейства Wnt (19-ть) – секретируемые гликопротеиды. 15 ре-цепторов

Frizzled
У дрозофилы они необходимы для организации ЦНС, детерминации области крылового и глазного примордиев, ограничения размера глазной области в диске, инициации границы между глазными и прилежащими струк-рами головы, специализации клеток глаза и кутикулы головы.

Цитоплазма

Ядро

Слайд 29

Паттерн экспрессии Wnt у мышей
Секреция всех Wnt-белков осуществляется с участием шаперона

Porcupine

Слайд 30

Примеры установления функций различных членов семейства Wnt с помощью нокаута генов

Нокаут wnt-1 - недоразвитие среднего мозга, в котором в норме наблюдали экспрессию этого гена. Дефект проявлялся на 9,5 день развития.
Нокаут wnt-7a - нарушение как дорзально-вентральной, так и антерио-постериорной полярности при развитии конечностей.
Нокаут wnt5a – предотвращение старения стволовых клеток.
Нокаут wnt5a – нарушение лимфангиогенеза.
Нокаут wnt6 – удлиннение длительность клеточного цикла в результате уменьшения экспрессии циклина В1.
Нокаут wnt9b – снижение эффективности экспрессии фактора роста фибробластов.

Слайд 31

Белок-транспортер
Присоединение холестерола
Пальмитилирование
Секретирующая клетка
Клетка-мишень
Инактивация рецептора Ptc
Активация рецептора Smo
Факторы транскрипции
1
2
3
4
6
(Морфоген нервной системы)
5
7

Слайд 32

Онкогены и антионкогены как факторы развития

Слайд 33

Онкогены – поврежденные протоонкогены
Процесс повреждения протоонкогена и трансформация его в онкоген

называется активация онкогена.
Механизмы активации онкогена.
- Включение (вставка) промотора:
а) промотор - ДНК-копия онкорнавирусов;
б) «прыгающие гены» - участки ДНК, способные перемещаться и встраиваться в разные участки генома .
- Амплификация – увеличение числа протоонкогенов или появление копий протоонкогенов.
- Транслокация протоонкогенов. Перемещение протоонкогена в локус с функционирующим промотором.
- Мутации протоонкогенов.
- Гипометилирование протоонкогена

Слайд 34

Протоонкогены, их изменения и опухоли человека

Слайд 35

Транскрипционный ответ
Факторы роста
Рецепторы факторов роста
Функции онкобелков
Факторы транскрипции
sis
TGF-α

Слайд 36

Нокаут протоонкогенов и процессы индивидуального развития
c-jun Гибель от дефектов в гепатогенеза

с-myc Дефекты ангиогенеза и эритропоэза, нарушение развития мозга
N-myc Нарушение пролиферации нейрональ- ных клеток-предшественников
Ras Кардиоваскулярные и гемапотоэти- ческие дефекты, нарушение морфогенеза легких

Онкоген Дефекты развития

Слайд 37

WT1 фактор транскрипции опухоль Вильмса
NF1 белок семейства GAP нейрофиброматоз
BRCA2 фактор транскрипции

опухоли молочной железы
MSH2, MLH1 факторы репарации ДНК рак толстой кишки PMS1, PMS2 факторы репарации ДНК рак толстой кишки
TbR-II белок-рецептор рак толстой кишки
р53 фактор транскрипции много форм спорадических опухолей
Rb регулятор активности ретинобластомы, фактора транскрипции остеосаркома

Гены-супрессоры опухолей у человека (антионокогены)

Ген Функция Тип опухоли

Слайд 38

Rb Ранная гибель, нарушение развития кровеносной системы и костей
Wox Нарушение развития костей

и стероидогенеза
Lkb-1 Нарушения развития васкулярной системы
Fbw-7 Нарушение гематопоэза
Wt-1 Нарушение гематопоэза

Нокаут антионкогенов и процессы индивидуального развития

Ген Патологии

Слайд 39

Механизм действия антионокогена Rb на дифференцировку эритроидных клеток
Rb ингибирует фактора транскрипции

Е2F

Активация генов клеточного цикла

Стимулирование фактора транскрипции PGC

Активация митохондриальных генов

Слайд 40

Гормоны и развитие
Пептидные гормоны: водорастворимые, действуют через мембранные рецепторы клеток-мишеней. Активация

– вторичные посредники (цАМФ, инозитолтрифосфат, диацилглицерин).
2) Стероидные гормоны: жирорастворимые, действуют через цитоплазматические рецепторы. Активация – прямое взаимодействие с генами.

Слайд 41

Ядерный рецептор
Мембранный рецептор
Липофильные гормоны (стероидные гормоны)
Гидрофильные гормоны (пептидные гормоны)

Слайд 42

Механизм действия эритропоэтина
EPO связывается с рецептором эритропоэтина (EpoR) на поверхности предшественников

красных кровяных клеток

Слайд 43

Гормоны и развитие
Эритропоэтин – у взрослого организма секретируется тубулярными и перитубулярными

клетками почек, у плода – печенью, гуморальный регулятор эритропоэза.
.

Экдизон – стероидный гормон; у дрозофилы после инъекции экдизона в политенных хромосомах возникают новые пуфы. Вновь синтезируемые белки индуцируют экспрессию десятков и даже более других последовательностей ДНК, в результате чего действие гормона многократно усиливается.

Тироксин – гормон щитовидной железы; в онтогенезе амфибий обеспечивает превращение головастика в лягушку (исчезновение хвоста и жаберных щелей, перестройка черепа, позвоночника и всего пищеварительного тракта, формированию конечностей и др.).

Классификация семейств нейротрофических факторов

Содержание