Məlumat

Zebra balığı embrionunu ətraflı şəkildə necə izləmək olar?

Zebra balığı embrionunu ətraflı şəkildə necə izləmək olar?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Zebra balığı embrionunun inkişafını müəyyən təfərrüatlarla izləmək üçün nə qədər mikroskop böyütməliyəm? Sağ olun uşaqlar!


Şəxsi təcrübədən, inkişaf zamanı geniş struktur dəyişiklikləri üçün zebra balığını 10-20x böyütmədə müşahidə etmək kifayət olmalıdır. Mikroskopunuzda 10x göz qapağı varsa, bu, 1-2x böyütmə olacaq. Hüceyrəaltı dəyişiklikləri müşahidə edirsinizsə, daha yüksək böyütmədən faydalanacaqsınız.


Zebra balığı

Mücərrəd

Zebra balığı ürəyin əmələ gəlməsi və bərpasının əsasını təşkil edən hüceyrə və molekulyar mexanizmləri araşdırmaq üçün ideal model orqanizm kimi tanınır. Zebra balığının qapalı ürək-damar sistemi və insanın ürək-damar fiziologiyasını çox xatırladan ürək dövrü var. Zebra balığı genetik olaraq manipulyasiya edilə bilər və onların genomu tam ardıcıllıqla tərtib edilmişdir. Zebra balığı üzərində aparılan genetik tədqiqatlar ürək-damar xəstəlikləri ilə sıx əlaqədə olan ürək-damar sisteminin inkişafı və funksiyasında yeni genlər və yollar aşkar edib. Zebra balığının ürəyinin bərpası, yetkin kardiyomiyositlərin dedifferensasiyası və yayılması yolu ilə zədələnmədən sonra baş verir. Embrion əsaslı kiçik molekullu ekranlar ürək-damar sisteminin inkişafı, funksiyası və bərpası üçün kimyəvi zondlar və dərman namizədləri aşkar edib.


Zebra balığı, Canlı Görünüş Eynəyi

Həyat Elmləri Binasının zirzəmisində, ölçüləri portfellərdən tutmuş kiçik yeşiklərə qədər dəyişən 1500-ə yaxın balıq çəni sistematik olaraq metal rəflərdə cərgələrə düzülür. Döllənmiş yumurtadan böyüyə qədər təxminən 20.000 balıq zebra balığının bütün həyat dövrünü təmsil edir və Bruce Draperə onların böyüməsi haqqında hərtərəfli görünüş verir.

“Əgər inkişaf prosesinə baxırsınızsa, yəni mayalanmış yumurtadan üzgüçülük edən, qidalanan orqanizmə qədər - məməlilərdə bütün bu proses ana bətnində baş verir, ona görə də embrionları araşdırmaq üçün çıxarmaq üçün əslində ananı qurban verməlisiniz. onları,” Draper deyir. "Zebra balığı ilə bütün bunlar xarici mayalanmadır."

Draperin tədqiqatının bir hissəsi reproduktiv inkişaf problemlərinə yönəlmişdir. Zebra balığı (Danio rerio) bu tədqiqat üçün çox uyğundur, çünki onların embrionları aydındır və onların əmələ gəlməsinin arxasındakı bioloji mexanizmə bir pəncərə təmin edir. Balıqlar yaşlandıqca zolaqlar əmələ gətirir və şəffaflığını itirirlər.

Tədqiqatçılar ultrabənövşəyi şüalar altında parlayan sperma və yumurta istehsalına cavabdeh olan cinsiyyət orqanı olan zebra balığını genetik cəhətdən dəyişdirərək bu problemi aradan qaldırırlar. Bu, yumurtalıq xərçəngi kimi reproduktiv inkişaf xəstəlikləri haqqında ipucu verməklə, balıq böyüdükcə cinsiyyət bezlərinin inkişafının davamlı monitorinqinə imkan verir.

Əvvəllər Draper və onun həmkarları fgf24 geninin zebra balığında cinsiyyət orqanlarının inkişafı üçün vacib olduğunu müəyyən etmişdilər. Mutant zebra balığı qüsurlu cinsi bezləri inkişaf etdirdi və məhdud reproduktiv qabiliyyətlərə sahib idi. Bu spesifik gen siqnalının məməli cinsiyyət orqanlarının inkişafında iştirak etdiyi bilinməsə də, bir çox aqressiv yumurtalıq xərçəngi bu genlə əlaqəli həddindən artıq aktiv siqnal yolu ilə əlaqələndirilir. Ümumiyyətlə, insan xəstəlikləri ilə əlaqəli genlərin təxminən 84 faizinin zebra balığında analoqları var.

Dosent Bruce Draper cinsiyyət orqanlarının inkişafını öyrənmək üçün zebra balığından istifadə edir. Steve Dana/UC Davis tərəfindən hazırlanmışdır

Draper və onun həmkarları təkhüceyrəli RNT ardıcıllığının tədqiqatlarını inkişaf etdirməyə necə kömək edə biləcəyini araşdırırlar. Texnika ayrı-ayrı hüceyrələrin və onların ifadə etdiyi genlərin yüksək keyfiyyətli görünüşünü təmin edir.

O, yumurtalıq xərçənginin ən aqressiv formalarının adətən orqanın hüceyrə örtüklərində meydana gəldiyini qeyd edərək, "Biz indi xüsusi hüceyrələrdə hansı genlərin ifadə olunduğunu daha dəqiq səviyyədə müəyyən edirik" deyir. "Biz verilənlər bazamızdakı epitel hüceyrələrini müəyyən etməyə çalışmaqda çox maraqlıyıq ki, orada başqa hansı genlərin ifadə olunduğunu soruşmağa başlaya bilək."

Draperin bu layihə üçün texnikaları, ofisi ondan bir neçə qapı aralıda olan Celina Juliano tərəfindən məlumatlandırılır.


Zebra balığı insan xəstəliyinə dair ipuçlarını açmağa kömək edir

2018-ci ilin may ayı – Yerdən tavana qədər ard-arda kiçik, köpürən çənlər, 30.000 kiçik tropik balıq tədqiqatçılar və həkimlərin nəsillərini narahat edən xəstəliklərin sirlərini açır.

Təvazökar zebra balığı, yarım düym uzunluğundakı şirin su üzvü, Himalay bölgəsinin çayları, gölməçələri və gölməçələri üçün doğmadır. Hər iki tərəfi bəzəyən beş üfüqi zolaq olmasına baxmayaraq, zebraya çox bənzəmir.

Zebra balığı ilə bağlı ən maraqlı cəhətlərdən biri də odur ki, onlar nəyisə itirdikdə - gözünü, üzgəcini, quyruğunu, hətta ayrı-ayrı hüceyrə növlərini - yenisini yetişdirirlər.

Onların genetik profili bizimkinə çox bənzədiyindən, zebra balığı Johns Hopkins Universitetinin tibb şəhərciyindəki Miller Araşdırma Binasında da tapılır və burada elm adamlarına tibbi sirrlərə dair genetik ipuçları verirlər. Balıq Johns Hopkins tədqiqatçılarına göz toxumasını bərpa etmək, tiroid xərçəngini anlamaq və hüceyrə fəaliyyətini tənzimləyən DNT dolaşıqlarını anlamağa doğru mühüm irəliləyişlər əldə etməyə kömək edib.

Zebrafişdə Funksional Tədqiqat Mərkəzi - və ya FINZ mərkəzi - McKusick-Nathans Genetik Tibb İnstitutunun əsas tədqiqat obyektidir. Johns Hopkins Universitetinin şöbələrindən otuz fərqli nüvə 500-dən çox müxtəlif tədqiqatla bağlı xidmətlər təklif edir. Mərkəzlər müstəntiqlərə həm vaxta, həm də dollara qənaət edərək qiymətli resursları və təcrübəni bölüşməyə imkan verir.

Wilmer Eye İnstitutunun və McKusick-Nathans İnstitutunun FINZ mərkəzinin həm-direktoru Jeff Mumm deyir ki, hazırda orada balıq çənləri saxlayan üç Johns Hopkins tədqiqatçısı ilə yanaşı, mərkəz digər elm adamları ilə əməkdaşlıq edir.

Ödəniş qarşılığında FINZ, tədqiqatçıların öyrənmək istədikləri xüsusiyyətlərə malik balıq istehsal etmək üçün genomun dəyişdirilməsi də daxil olmaqla, bütün qurumdakı həmkarlarına çoxsaylı genetik xidmətlər təklif edir. Məsələn, qaraciyərin necə inkişaf etdiyini və funksiyalarını öyrənmək istəyən bir tədqiqatçı FINZ mərkəzindən qaraciyərləri parlayan zebra balığı istehsal etməyi xahiş edə bilər. Meduzadan onların közərmə parıltısını təmin edən gen götürən FINZ komandası bu geni zebra balığına təqdim edərək qaraciyəri işıqlandırır və tədqiqatçılara onun böyüməsini və funksiyasını müşahidə etməyə imkan verir.

"Bu, bizim hər zaman etdiyimiz iş növüdür" dedi Mumm. "Xüsusi tədqiqat ehtiyacları üçün geni dəyişdirilmiş zebra balığı yaratmaq üçün bizimlə işləmək ucuz və səmərəli bir prosesdir."

2004-cü ildə genetik Endi Makkalion keçmiş həmkarları Şennon Fisher və Stiven Liç ilə birlikdə Con Hopkinsə öz zebra balığı obyektini qurmağı təklif etdi. FINZ mərkəzinə rəhbərlik edən McCallion və hazırda Boston Universitetinin müəllimi olan Fisher tibb fakültəsinin rəhbərliyini zebra balığının genetik tədqiqatlar aparmaq üçün daha səmərəli və daha ucuz yol təklif edəcəyinə inandırdılar.

McCallion və onun laboratoriya komandası Parkinson kimi xəstəliklərə təsir edə biləcək anormallıqları tapmaq üçün qabaqcıl genomik alətləri və hesablama süni intellektini birləşdirərək genlərin nə vaxt və harada işə salındığını və ya söndürüldüyünü idarə edən genetik kodları dərindən araşdırır. O deyir ki, bu iş çətin olsa da, karyerasının əvvəllərində bu, daha çətin olub.

McCallion xatırlayır: "Biz müxtəlif növlər arasında çox oxşar olan ardıcıllıqları görə bilirdik, lakin bizim fərziyyələrimizi sınamaq üçün geniş miqyaslı, genomu əhatə edən bir yolumuz yox idi". “Bizə yüzlərlə və yüzlərlə bu şeyi sınamaq üçün bir yola ehtiyacımız var idi. Bir çox səbəblərə görə balıqları öyrənmək bizə bu bacarığı verir”.

İnsanlara genetik oxşarlıqdan əlavə, zebra balığının eyni orqanizmin çoxlu sayda tədqiqatına ehtiyacı olan alimlər üçün onları cəlbedici edən digər atributları var. Balıqlar çoxalır və tez yetkinləşir, onlara qulluq etmək asandır və yumurtaları bədənlərindən kənarda mayalanır, bu da tədqiqatçılara yeni mayalanmış embrionları yığmağa imkan verir. Balıqda istənilən xüsusiyyəti yaratmaq üçün onlar yeni genlər təqdim edə və ya yığılmış embrionlardan genləri çıxara bilərlər. Zebra balığı embrionları şəffaf olduğundan elm adamları onların inkişafını real vaxt rejimində müşahidə edə, kök hüceyrələrdən orqan və bütün sistemlərin böyüməsini müşahidə edə bilirlər.

Mumm deyir ki, 1980-ci ildə genetik cəhətdən dəyişdirilmiş ilk siçan yaradılandan bəri elm xəstəlikləri öyrənmək üçün model kimi siçanlara diqqət yetirsə də, son illərdə zebra balığı da əhəmiyyətli bir model növ kimi ortaya çıxdı.

Zebrafish Araşdırma | Johns Hopkins Zebrafish Facility-nin pərdəarxası

Zebra balığı Johns Hopkinsdəki tədqiqatlarda mühüm rol oynayır. Frazer Matthews və Hannah Edelman bizi 30.000 balığın tədqiqatçılara xəstəliklərə dair ipuçlarını açmağa kömək etdiyi obyektə ekskursiyaya aparır.

Meyvə milçəkləri uzun illər genetik tədqiqatçıların seçdiyi növ idi və insanlarla genlərin 61 faizindən daha yaxşısını paylaşırdı. Həşəratlar hələ də mühüm rol oynasalar da, əsas fizioloji fərqlər balıqları, onurğalılar kimi, cəlbedici edir.

Zebra balığı insan genomunun təxminən 71 faizini paylaşsa da, bəzi əsas hallarda balıq genləri insanlar üçün demək olar ki, mükəmməl uyğunluq təşkil edir. İngilis tədqiqatçılarının 2013-cü ildə apardığı araşdırmaya görə, insan xəstəlikləri və pozğunluqları ilə əlaqəli genlərin 82 faizində zebra balığı analoqu var.

Siçanlar və insanlar təxminən 85 faizlə daha yaxın genetik uyğunluqdur. Lakin Mumm deyir ki, "zebra balığı siçanlarda mümkün olandan daha çox unikal imkanlar təqdim edərək yeni bir perspektiv təqdim edir." Mumm Laboratoriyası “yüksək məhsuldarlıqlı biologiya” sahəsində ixtisaslaşmışdır, burada avtomatlaşdırılmış avadanlıq geniş miqyaslı kimyəvi və genetik skrininqi təmin etmək üçün çoxlu sayda nümunələri emal edir.

Bu yanaşmanı siçanlara tətbiq etmək çətin və bahalıdır və buna görə də əsasən hüceyrə mədəniyyəti işi ilə məhdudlaşır. Bununla belə, kiçik ölçülərinə görə, zebrafish yüksək məhsuldarlıqlı dərman kəşfi üçün canlı xəstəlik modeli platforması kimi ortaya çıxdı. Mumm Laboratoriyası gündə on minlərlə balığı emal edərək dərman təsirlərini həmişəkindən daha sürətli qiymətləndirən zebra balığına əsaslanan skrininq yanaşması hazırlayıb.

Onların genləri çox ucuz və çox sayda modifikasiya edilə bildiyi üçün Mumm deyir ki, zebra balığı elm adamlarına geniş miqyaslı genetik tədqiqat təşəbbüslərini həyata keçirməyə imkan verir və daha çox sayda genin funksiyasını daha qısa müddətdə sorğulayır.

Johns Hopkins cərrahı Ceyson Preskott FINZ mərkəzində çoxsaylı zebra balığı çənlərini saxlayır. Həftədə üç gün qalxanvari vəzi xərçəngi olan xəstələri əməliyyat edir. Ancaq bir gün xəstəliyin gedişatını geri qaytarmağa və cərrahiyyə ehtiyacını aradan qaldırmağa yönəlmiş tədqiqat laboratoriyası da var. Zebra balığı Preskotta genetik mutasiyaların sağlam qalxanabənzər vəzin xərçəngə çevrilməsinə necə səbəb ola biləcəyini daha yaxşı anlamağa kömək edir.

"Məqsədim özümü cərrahiyyə işindən kənarlaşdırmaqdır" deyir.

Preskott və onun laboratoriya komandası tiroid xərçəngi əməliyyatı üçün ona müraciət edən xəstələrdə qüsurlu gen kodlamasını öyrənirlər. Xəstənin qüsurlu genini təcrid etdikdə, zebra balığında oxşar gen təqdim edirlər. Sonra xərçəng hüceyrələrinin mənşəyini və necə çoxaldıqlarını öyrənmək üçün balıqları müşahidə edirlər.

Preskott deyir: "Balıqların tiroid bezləri bizimkinə çox bənzəyir". “Anatomik olaraq, onlar təxminən eyni yerdədirlər və oxşar funksiyanı yerinə yetirirlər. Yaşadıqları üçün biz biologiyanı real vaxtda görə bilirik.”

Balıq həm də xəstəliklərlə mübarizə aparmaq üçün dərmanların tez və effektiv sınaqdan keçirilməsinə imkan verir.
"Daha primitiv skrininq üsullarından yan keçərək, dərmanları eyni anda yüzlərlə balıq üzərində sınaqdan keçirərək vaxta və pula qənaət edə bilərik" deyir. Preskotun tədqiqatının bir nümunəsində, xərçəngli qalxanabənzər vəzinə sahib olmaq üçün geni dəyişdirilmiş fərdi balıqlar dayaz su qablarına qoyulur. Balıqlar elə yaradılmışdır ki, müəyyən bir dərman müəyyən reaksiyaya səbəb olduqda onların qalxanabənzər vəzi parıldayır. Tədqiqatçılar suya müxtəlif dərman birləşmələri təqdim edir və nəticələri öyrənirlər.

Zebra balığı, Preskottun tiroid xərçəngi ilə mübarizə aparmaq üçün əczaçılıq sahəsində nailiyyətlər əldə etməsində əsas rol oynamışdır.

"Klinik əvvəli dərman sınaqları üçün qızıl standart canlı orqanizmlə işləməkdir" deyir. "Bu, boşqabda böyüyən hüceyrələrlə işləməkdən daha real mühit yaratmağa imkan verir."

Özünü Təmir etmək Bacarığı

Tibb tələbəsi Hannah Edelman M.D./Ph.D.-də altı ildir. proqram, insan genetikası və uşaq diabetini tədqiq edir. O, FINZ mərkəzində çoxlu saatlarla zebra balığının heç vaxt bu xəstəliyə tutulmadığını öyrənir.

1-ci tip diabetdə xəstənin immun sistemi qan şəkərini tənzimləyən hormon olan insulin istehsal edən mədəaltı vəzi hüceyrələrinə hücum edir və onları məhv edir. İnsanlar bu hüceyrələri bərpa edə bilməsə də, zebra balığı bərpa edə bilər.

O, insulini saxlayan və buraxan hüceyrələrə istinad edərək, "Onlar pankreasın beta hüceyrələrini yenidən inkişaf etdirə bilərlər" deyir. “Mən bilmək istəyirəm ki, onlara bunu etməyə imkan verən xüsusi nədir. Biz insanların bu hüceyrələri bərpa edə bilməsi üçün bir yol tapmağa çalışırıq. Bu, 1-ci tip diabetin müalicəsində çox şey deməkdir”.

Mumm degenerativ göz xəstəliyini öyrənən işində o, insanlar və zebra balığının bir xüsusiyyəti - kök hüceyrəyə dönə bilən spesifik hüceyrə tipini - paylaşmasından istifadə edir ki, bu da onlara zədə və ya xəstəliyə cavab olaraq yeni hüceyrələr istehsal etməyə imkan verir. tor qişa. Beləliklə, hər iki növ gözü sağaltmaq üçün yeni hüceyrələr istehsal etmək qabiliyyətinə malikdir.

Mumm deyir: "Təkamül seçimində zebra balığı öz-özünə təmir etmək qabiliyyətini inkişaf etdirdi".

Fərq, Mumm deyir ki, yeni hüceyrələr zebra balığında tamamilə yeni bir tor qişaya səbəb olsa da, insanlar o qədər də şanslı deyillər. “Bizim üçün yeni hüceyrələr çapıq toxumasına çevrilir. Bu, əslində insanlara xeyirdən çox zərər verir”. Hüceyrə mədəniyyətində isə zədələrə cavab verən bu insan retinal kök hüceyrələri yeni neyronlar istehsal etmək qabiliyyətinə malikdir.

O, ümid edir ki, zebra balığının güclü regenerativ qabiliyyətlərinin necə idarə olunduğunu öyrənməklə biz degenerativ göz xəstəlikləri olan xəstələrdə hərəkətsiz regenerativ qabiliyyətlərdən istifadə edə bilərik. O deyir ki, balıqlar elmi ölü nöqtələri hər zamankindən daha tez aradan qaldırmağa kömək edərək prosesi sürətləndirir.

Bu tədqiqatları laboratoriyasında yüksək məhsuldarlıqlı skrininq üsulları ilə birləşdirən Mumm deyir: "Biz 52-ci addımda deyil, birinci mərhələdə nəyin işləmədiyini öyrənə bilərik. Bu, çox vaxt və pula qənaət deməkdir."


Zebra balığı embrionunun tor qişasında fotoreseptor progenitor dinamikası və onun əsas kirpiklər və N-kaderin tərəfindən modulyasiyası

Fon Onurğalıların sinir tor qişasının fotoreseptorları neyroepiteliumdan əmələ gəlir və digər neyronlar kimi, neyron və epitel hüceyrələrinin xüsusiyyətlərini özündə birləşdirən son funksional morfologiyasını əldə etmək üçün hüceyrə orqanının yerdəyişməsi və polarite keçidlərindən keçməlidir.

Metodlar Bu prosesi zebra balığı embrionlarından istifadə edərək ətraflı təhlil etdik in vivo konfokal mikroskopiya və elektron mikroskopiya. Fotoreseptor progenitorları, fotoreseptor spesifik promotorun tənzimlənməsi altında EGFP-nin transgenik ifadəsi ilə etiketlənmişdir. crx, və maraq genləri morfolino oliqomerləri istifadə edərək yıxıldı.

Nəticələr Fotoreseptor sələfləri mitozdan əvvəlki mərhələlərdə bazal retinadan ayrılaraq hüceyrə gövdəsi apikal yerdəyişmə zamanı qısa bazal prosesi sürətlə geri çəkir. Onlar xarici nüvə təbəqəsini (ONL) yaratmaq üçün qeyri-müəyyən müddətə apikal vəziyyətdə qaldılar, əvvəlcə apikal səthə toxunan yüksək dinamik neyrit kimi prosesləri uzatdılar və geri çəkdilər. Bir çox fotoreseptor ataları qısa apikal ilkin silium təqdim etdi. Bu kirpiklərin sayı və uzunluğu təxminən 60 at gücündə yox olana qədər tədricən azaldıldı. IFT88 və Elipsa-nın yıxılması ilə onların pozulması bazal prosesin geri çəkilməsində bədnam bir qüsura səbəb oldu. ONL-nin ciddi şəkildə pozulmasına səbəb olduğu bilinən bir müalicə olan N-kaderinin yıxılmasının vaxtaşırı təhlili göstərdi ki, ektopik fotoreseptor sələfləri ilkin olaraq aşkar təsadüfi bir şəkildə miqrasiya edir, hüceyrə proseslərini geniş şəkildə genişləndirir, onlar digər hüceyrələrlə qarşılaşana qədər. hüceyrə rozetləri fotoreseptora bənzər qütblülük əldə edərək içində qaldılar.

Nəticə Ümumilikdə, müşahidələrimiz post-mitotik yetişmə mərhələlərindən əvvəl retinal ONL-ni meydana gətirmək üçün fotoreseptor progenitor dinamikasının kompleks tənzimlənməsini göstərir.


Biotibbi tədqiqat III: beyin və digər orqanlar arasında əlaqə

İnsan cinsi yetkinliyi fərdi orqanlar kimi tək endokrin vəzilərə istinad edən hipotalamus-hipofiz-gonadal oxunun (HPG oxu) mürəkkəb qarşılıqlı təsirini başlatan dinamik bir prosesdir. HPG oxu bədənin bir çox sistemlərinin, xüsusən də çoxalmanın 39 inkişafında və tənzimlənməsində mühüm rol oynayır. Beyində hipotalamus tərəfindən ifraz olunan gonadotropin-relizinq hormonu (GnRH) hipofiz hipofiz portal sisteminin ön hissəsində dövr edir və adenohipofizin 40 sekresiya hüceyrələrinin reseptorlarına bağlanır. GnRH stimullaşdırılmasına cavab olaraq, bu hüceyrələr qan dövranında 41 dövr edən lüteinizləşdirici hormon və follikul stimullaşdırıcı hormon istehsal edir. Buna görə də, yeniyetmə cinsi çoxalma qabiliyyətinə malik olan yetkin yetkin bir insana çevrilir 42 . Kallman sindromu (KS) bir insanın cinsi yetkinliyə başlamasına və ya tamamlamasına mane olduğu bilinən genetik bir xəstəlikdir. Bunu göstərən bir araşdırmada WDR11 gen mutasiyası KS patogenliyində, zebra balığında iştirak edir wdr11 genin beyin bölgəsində ifadə olunduğu nümayiş etdirildi ki, bu da WDR11-EMX1 protein qarşılıqlı əlaqəsi üçün potensial rolu göstərir 43 .

Bundan əlavə, kəskin iltihabın yetkin zebra balığının beynində travmatik zədədən sonra bərpaedici reaksiyaya səbəb olduğu bilinir. Sisteinil leykotrien reseptoru 1 (cysltr1) – leykotrien C4 (LTC4) yol tələb olunur və gücləndirilmiş proliferasiya və neyrogenez üçün kifayətdir 44. CysLT1 üçün liqandlardan biri olan LTC4, zebra balığının beynindəki radial glial hüceyrələrdə ifadə olunan Cysltr1 reseptoruna bağlanır 44. Kyritsis və başqalarının araşdırmasında, cysltr1 travmatik beyin zədələnməsindən sonra radial glial hüceyrələrdə getdikcə daha çox ifadə edildi, bu, travmatik beyin zədəsi zamanı iltihab reaksiyasının komponentləri və mərkəzi sinir sistemi arasında çarpaz söhbəti təklif etdi 44 .

Nikotinamid adenin dinukleotid fosfat (NADPH) oksidaz (NOX) ailəsi müxtəlif hüceyrədənkənar siqnallara cavab olaraq reaktiv oksigen növlərinin istehsalında iştirak edir. NOX ailəsinin üzvü ikili oksidaz (DUOX) tiroid NADPH oksidazı kimi müəyyən edilmişdir. İnsanlarda anadangəlmə hipotiroidizm diaqnozu qoyulmuş uşaqlar arasında DUOX2 mutasiyaları müəyyən edilmişdir. Bu yaxınlarda nümayiş etdirildi ki, guatr tiroid bezi və böyümə geriliyi ilə yanaşı, narahatlıq reaksiyası və sosial qarşılıqlı əlaqədə qüsurlar aşkar edilmişdir. duox-nokaut zebra balığı 45 . Bu nəticələr bunu deməyə əsas verir duox-nokaut zebra balığı tiroid inkişafı və əlaqəli nevroloji xəstəliklər, o cümlədən əqli qüsur və autizmlə bağlı tədqiqatlar üçün effektiv heyvan modeli kimi xidmət edə bilər.

ASD olan uşaqların böyük bir hissəsinin qəbizlik, ishal və qarın ağrısı kimi mədə-bağırsaq problemləri olduğu bilinir. Beyin-bağırsaq oxuna dair son tədqiqatlar həmçinin göstərdi ki, ya birbaşa mikrob metabolitləri ilə, ya da dolayı yolla immun, metabolik və ya endokrin sistemlər vasitəsilə ev sahibi ilə əlaqəli mikrob icmaları ilə qarşılıqlı əlaqə ətraf mühitin siqnalları mənbəyi kimi çıxış edə bilər. Bağırsaqdan gələn molekulyar siqnallar narahatlıq, depressiya, idrak və ya autizm spektri pozğunluğu (ASD) 46 ilə əlaqəli epizodlar zamanı bağırsaq və beyin arasında ünsiyyət üçün ətraf mühitin siqnallarını təmin edir. Bundan əlavə, rezident bağırsaq bakteriyalarında daxili siqnal yollarının və xarici siqnalların modulyasiyası bağırsaq epitel hüceyrələrində β-katenin sabitliyini artırır, hüceyrə proliferasiyasını təşviq edir 47 .


Protein ifrazat yolu

İfraz yolu hüceyrədənkənar boşluq və ya plazma membranı üçün nəzərdə tutulmuş zülalları əmələ gətirir, nəql edir və emal edir. O, endoplazmatik retikulumdan (ER), ER-Golgi ara bölməsindən (ERGIC), Qolci kompleksindən və onların arasında yük daşıyan veziküllərdən ibarətdir (şək. 2). Zülal sintezi və qlikozilləşmə müvafiq olaraq ER və Golgi-də baş verir. Qabıq zülalı II (COPII) kompleksi yük seçimini, veziküllərin əmələ gəlməsini və ER-dən Qoljiyə anterograd daşınmasını asanlaşdırır, halbuki retrograd daşınma COPI veziküllərində baş verir (Şəkil 1F Şəkil 2). Müxtəlif zülal kompleksləri bu yolun hər bir pilləsində fəaliyyət göstərir ki, Rab GTPazları və SNARE zülallarını cəlb edir ki, bu da vezikülləri orqanellələrə yönəldir və bağlayır və membranın birləşməsini asanlaşdırır.

Zebra balığında tədqiq edilən və insan xəstəliklərinə aid edilən ifrazat yolunun komponentləri. İnsan xəstəliyinə səbəb olan ifrazat yolu zülalları, qırmızı rəngdə öyrənmək üçün müvafiq zebra balığı alətləri ilə qara rəngdə göstərilmişdir. NTD, sinir borusu qüsurları CLSD, kəllə-lentikulyar-satural displaziya CDAII: anadangəlmə diseritropoietik anemiya II CMRD, chylomicron retension xəstəliyi LGMD, əza qurşağı əzələ distrofiyası SEDL, X-əlaqəli spondiloepifiza, displazial displaziya.

Zebra balığında tədqiq edilən və insan xəstəliklərinə aid edilən ifrazat yolunun komponentləri. İnsan xəstəliyinə səbəb olan ifrazat yolu zülalları, qırmızı rəngdə öyrənmək üçün müvafiq zebra balığı alətləri ilə qara rəngdə göstərilmişdir. NTD, sinir borusu qüsurları CLSD, kəllə-lentikulyar-satural displaziya CDAII: anadangəlmə diseritropoietik anemiya II CMRD, chylomicron retension xəstəliyi LGMD, əza qurşağı əzələ distrofiyası SEDL, X-əlaqəli spondiloepifiza, displazial displaziya.

Birhüceyrəli orqanizmlərdə və becərilmiş hüceyrələrdə iş zülal ifrazının hüceyrə tipləri arasında vahid şəkildə tənzimləndiyinə dair bir fərziyyə yaratdı. İnsan, zebra balığı və digər onurğalılar üzərində aparılan araşdırmalar, bu yolun məkan-zaman və paraloqa xas şəkildə tənzimləndiyini ortaya qoydu (Melville və Knapik, 2011 Unlu et al., 2013). Bütün hüceyrələr zülal ifraz etsə də, bəziləri – B-hüceyrələri, xondrositlər, hepatositlər və endokrin və ekzokrin pankreas hüceyrələri də daxil olmaqla – “peşəkar” ifrazat hüceyrələri hesab edilir və bu hüceyrələr ifrazat yolunun pozulmasına xüsusilə həssasdırlar. İfraz yolu genlərində olan zebrafish mutantları bu fərziyyəni həm dəstəklədi, həm də təkzib etdi: bəzi mutantlar ən yüksək ifrazatlı hüceyrələrdə fenotiplər göstərir, digərlərində isə yalnız bir hüceyrə alt qrupu ilə məhdudlaşan fenotiplər var.

Ortaya çıxan fikir ondan ibarətdir ki, ifrazat mexanizmi hüceyrəyə xas şəkildə morfogenez və orqan funksiyasının ayrılmaz hissəsidir. Zebra balığının genetik mutantlarının və flüoresanların mövcudluğu in vivo Jurnalistlər ifrazat yolunun orqanizm funksiyaları haqqında yeni fikirlər təqdim edirlər. İnkişaf və xəstəliyə aid olan ifrazat yolunun pozulmasının təsirləri aşağıda müzakirə olunur.

Sekresiya yolunun pozulmasının inkişaf nəticələri

COPII kompleksi daxili təbəqənin Sar1 GTPase, Sec23-Sec24 dimerləri və xarici örtünün Sec13-Sec31 heterotetramerlərindən ibarətdir (Şəkil 2 Kaiser və Schekman, 1990 Novick et al., 1980). Zebrafish mutantları san23a (qırıcı) və saniyə24d (buldoq) kraniofasiyal dismorfologiyanı, bükülmüş pektoral üzgəcləri və qısa bədən uzunluğu inkişaf etdirir (Lang et al., 2006 Sarmah et al., 2010). Bunlar xondrositlərin differensasiyası zamanı hüceyrədənkənar matrisin (ECM) ifrazının pozulması ilə əlaqədardır. Sec23A- və Sec24D çatışmazlığı olan heyvanlar, xondrosit ER-dən kollagen və digər N-qlikosillənmiş zülalları ixrac edə bilmir, diferensiasiyanı dayandırır və nəticədə hüceyrə ölümünə səbəb olur (Lang və digərləri, 2006 Sarmah et al., 2010 Unlu et al., 2013), halbuki kollagen ifrazı və skeletin inkişafı Sec24C yaxın paraloqunun tükənməsindən sonra pozulmamışdır (Sarmah et al., 2010). İnsanlarda və zebra balıqlarında Sec23B mutasiyaları eritropoezi pozur (Bianchi və digərləri, 2009 Schwarz və digərləri, 2009), xondrosit qüsurlarından fərqli bir fenotipdir. qırıcıbuldoq mutantlar. Bu COPII fenotipləri cırtdan mutantlardan fərqlidir asqıran, xoşbəxtdopey, müvafiq olaraq COPI kompleksinin α, β və β′ alt bölmələrini kodlayan genləri pozan (Şəkil 2), notokord və melanosom formalaşmasında qüsurlarla xarakterizə olunur (Coutinho et al., 2004). Bu məlumatlar göstərir ki, COPI və COPII bütün hüceyrələrdə səmərəli sekresiya və membranın təkrar emalı üçün tələb olunsa da, hər bir kompleksin spesifik üzvlərinin itirilməsi hüceyrələrin alt çoxluğuna dərin və fərqli təsir göstərir. Fərdi COPII komponentlərindəki mutasiyalar qığırdaq, notokord, göz və bağırsaq kimi orqanlarda yüksək ifrazatlı hüceyrə tiplərində bir sıra fenotiplərə səbəb olur (Niu və digərləri, 2012 Schmidt et al., 2013 Townley et al., 2008 Townley et al., 2012) və eritrositlərdə (Bianchi et al., 2009 Schwarz et al., 2009 Unlu et al., 2013), halbuki vakuol əmələ gəlməsindən asılı olan hüceyrələr COPI tükənməsinə ən həssasdır.

Beləliklə, transkripsiya tənzimləmə mexanizmləri, yük üçün xüsusi örtüklərin vaxtında mövcudluğunu təmin etmək üçün ifrazat yolunu necə istiqamətləndirir? Zebra balığında geniş miqyaslı ekran müəyyən etdi yaxşı hiss etmək -də yanlış mənalı variantı daşıyan mutant creb3L2 gen (Driever et al., 1996 Knapik, 2000 Neuhauss et al., 1996) – COPII komponentlərinin mövcudluğunu tənzimləyən ilk məlum transkripsiya faktoru saniyə 24dsan23a, amma yox saniyə24c (Melville və başqaları, 2011). Aralarındakı oxşarlıqlar yaxşı hiss etmək, qırıcıbuldoq mutant fenotiplər Creb3L2–Sec23A–Sec24D-dən ibarət “sekretor modulun” prokollagen ifrazında ixtisaslaşdığını göstərir. Sec24C-dən tükənmiş zebra balığının skelet dismorfologiyasını təzahür etdirmədiyini və genin Creb3L2-nin hədəfi olmadığını nəzərə alsaq, çox güman ki, digər yük üçün xüsusi ifrazat modulları tənzimləyir. saniyə24c və bu yoldakı digər genlər. Fizioloji cəhətdən uyğun, yükə xas olan ifrazat şəbəkələrinin kodunu sındırmaq üçün zebra balığı və digər heyvan modellərində gələcək tədqiqatlara ehtiyac olacaq.

Zebra balığı və insanlarda ifrazat yolunun pozulması nəticəsində yaranan xəstəliklər

Bir neçə insan sindromu ifrazat yolunun qüsurları ilə əlaqələndirilir (De Matteis və Luini, 2011), bəziləri ortoloji zebrafiş genlərindəki mutasiyalarda təkrarlanır (Şəkil 2). Eyni zamanda identifikasiyası qırıcı/san23a zebra balığında mutantlar və SEC23A/kranio-lentikulo-sutural displazi (CLSD) variantları olan xəstələr (Boyadjiev et al., 2006 Lang et al., 2006) insan genetikası ilə zebra balığının inkişaf biologiyası arasında yaxınlaşmanın əla nümunəsini təqdim edir. əsas hüceyrə bioloji proseslərini pozaraq. Hər ikisi qırıcı mutantlar və CLSD xəstələri ER-də ECM zülallarının yığılması ilə əlaqəli kraniofasiyal dismorfologiya və eksenel skelet qüsurları ilə təqdim olunur (Boyadjiev və digərləri, 2006 Lang et al., 2006). Yaxından əlaqəli SEC23B gen sümük iliyində çoxnüvəli eritroblastları olan anadangəlmə diseritropoetik anemiya tip II xəstələrdə mutasiyaya uğrayır, bu fenotip zebra balığında təkrarlanır. san23b morphants (Bianchi et al., 2009 Schwarz et al., 2009).

Yalnız 18 amin turşusu uzanması ilə fərqlənən SEC23A və SEC23B paraloqlarındakı mutasiyaların niyə belə fərqli fenotiplərə səbəb olduğu aydın deyil. Bir ehtimal, ifadədəki məkan-zaman fərqlərinin bəzi COPII kompleks genlərinin hüceyrəyə xas funksiyalarını təmin etməsidir. Bununla belə, kimi sar1asar1b inkişafın əvvəlində hər yerdə ifadə edilir və sonradan fərqli toxumalarda zənginləşir (E.W.K., dərc olunmamış müşahidələr), çətin ki, onların gen ifadə modelinin bu mutantlarda müşahidə olunan fərqli fenotiplər üçün yalnız cavabdeh olması ehtimalı azdır.

COPII mutantlarının kraniofasiyal fenotipləri xondrositlərin ECM ifrazat qüsurlarına yüksək həssas olduğunu göstərir. Bu, ifrazat yolunu maneə törədən digər manipulyasiyaların da kraniofasiyal dismorfologiyaya səbəb olacağını proqnozlaşdırır. Bu, ifrazat yolunun digər pillələrində fəaliyyət göstərən amillər tükəndikdə zebra balığı və ya insanlardan alınan məlumatlar tərəfindən dəstəklənmir. Nəqliyyat zülal hissəcikləri (TRAPP) kompleksi ER-dən əldə edilən vezikülləri sis-Golgi membranına bağlayır (Şəkil 2 və Sacher et al., 2008). olan xəstələrdən fibroblastlar TRAPPC11 və ya TRAPPC2 mutasiyalar (Bögershausen et al., 2013 Scrivens et al., 2009) və TRAPPC11-dən tükənmiş mədəni hüceyrələr (Scrivens et al., 2011 Wendler et al., 2010) Golgi parçalanmasını və ifrazat zülalının saxlanmasını göstərir. Bununla belə, bu zülallar bütün orqanizmlərdə tükəndikdə, onların hüceyrəyə xas rolları üzə çıxır: xəstələr TRAPPC2 mutasiya skelet qüsurları, qısa boy və mikrosefaliya (Gedeon et al., 1999 Huson et al., 1993) ilə seçilən spondiloepifizar displazi tarda (SEDT) inkişaf etdirir. Bu məqalədə təkrarlanır trappc2 qısa gövdəsi və mikrosefaliyası olan zebra balığı morphants (A. M. Vakaru və K. C. Sadler, nəşr olunmayıb). Qısa boy və/və ya gövdə fenotipi COPII mutantlarında olduğu kimi xondrositlərin formalaşmasında və ya ECM çöküntüsindəki qüsuru əks etdirə bilər, lakin xəstələr və zebra balığı TRAPPC11 mutasiya çox fərqli şəkildə özünü göstərir. İnsanlarda TRAPPC11 mutasiyası miopatiya, intellektual pozğunluq və hiperkinetik hərəkətlərə səbəb olur (Bögershausen et al., 2013). Maraqlıdır ki, zebra balığı qaz ciyəri (foigr) mutagen virus insertasiyası daşıyan mutantlar trappc11 gen TRAPP kompleksinin pozulmasının digər modellərindən fərqli bir fenotip nümayiş etdirir: qaraciyər yağlanması, hepatomeqaliya, kiçik bağırsaq və çənə və üzgəc qüsurları inkişaf etdirir (Cinaroglu et al., 2011 Sadler et al., 2005). The foigr/trappc11 yağlı qaraciyər fenotipi qismən qatlanmamış zülal reaksiyasının aktivləşdirilməsi ilə əlaqələndirilir (Cinaroglu et al., 2011), lakin nə TRAPPC11 tükənmiş məməlilərin mədəni hüceyrələri, nə də trappc2 morphants bu reaksiyaya səbəb olur (A.M.V. və K.C.S., dərc olunmamış müşahidələr) in vivo Onurğalılarda hüceyrə biologiyasını öyrənir.

TRAPP kompleksinin pozulmasını COPII və ya COPI mutasiyalarından fərqləndirən unikal fenotiplər göstərir ki, zülal ifrazında qlobal blok onların əlaqəli fenotiplərinin əsasında duran yeganə mexanizm deyil. Bundan əlavə, fərdi TRAPP və ya ÇNL kompleks faktorlarının tükənməsi təcrid olunmuş hüceyrələrdə oxşar təsirlərə malik olsa da, bütün heyvanlardan istifadə etmədən fizioloji nəticələri proqnozlaşdırmaq mümkün deyildi. Bu tapıntılar zülal ifrazında iştirak edən hər bir gen üçün hüceyrə və inkişafa xas rollara işarə edir və bu yolun hüceyrə və fizioloji funksiyalarını deşifrə etmək üçün müqayisəli bütün heyvan modellərinə ehtiyac olduğunu vurğulayır.


Fəsil 9 - Zebra balığında kirpiklərin quruluşu və funksiyasının təhlili

Kirpiklər əksər eukaryotik hüceyrələrin səthində mikrotubul əsaslı çıxıntılardır. Onurğalıların bütün orqanlarında olmasa da, əksəriyyətində rast gəlinir. Görkəmli kirpiklər duyğu strukturlarında, gözdə, qulaqda və burunda əmələ gəlir, burada işıq və qoxular kimi ətraf mühitin stimullarının aşkar edilməsi üçün çox vacibdir. Kirpiklər həmçinin inkişaf proseslərində, o cümlədən sol-sağ asimmetriyasının formalaşması, əzaların morfogenezi və sinir borusunda neyronların formalaşdırılmasında iştirak edirlər. Bəzi kirpiklərin, məsələn, nefrik kanallarda olanların mexanosensory rolları olduğu düşünülür. Zebra balığı, siliya ilə əlaqəli proseslərin genetik analizində və təsvirində və siliopatiyalar kimi tanınan insan kirpik anomaliyalarının arxasında duran mexanizmlərin modelləşdirilməsində çox faydalı olduğunu sübut etdi. Zebra balığının bir sıra qüsurları insan siliopatiyalarında müşahidə olunanlara bənzəyir. Forward and reverse genetic strategies generated a wide range of cilia mutants in zebrafish, which can be studied using sophisticated genetic and imaging approaches. In this chapter, we provide a set of protocols to examine cilia morphology, motility, and cilia-related defects in a variety of organs, focusing on the embryo and early postembryonic development.


Lüğət

Digital scanned laser light sheet fluorescent microscopy (DSLM): An improved version of SPIM, which uses a thin laser beam rather than a full light sheet, thus reducing damage to both specimen and fluorescent dye.

Gastrulation: The phase in early embryonic development during which the three germ layers are formed: ectoderm, mesoderm and endoderm. The timing and molecular mechanism of gastrulation differ between organisms.

Genetic strain: A genetically uniform group of animals, used in laboratory experiments. A genetic strain can be developed by inbreeding, mutation or genetic engineering.

Single-plane illumination microscopy (SPIM): This method allows 3D observation of processes in living organisms, even in deep tissue layers. It detects fluorescence at an angle of 90° relative to the axis of illumination with a sheet of laser light, permitting optical cutting. The specimen is not positioned on a microscope slide but in a liquid-filled chamber which is rotated during observation.


Math Model Helps Show How Zebrafish Get Their Stripes

A mathematical model developed by Brown University researchers, including doctoral student in Applied Mathematics Alexandria Volkening, is shedding new light on how zebrafish get their iconic stripes. The model helps to demonstrate how two dynamic processes—the movement of pigment cells across the skin, and the birth and death of cells as the fish grows—combine to keep zebrafish stripes in line.

Zebrafish have become quite a popular model organism for biology researchers over the past few decades. The small freshwater fish begin life as transparent embryos and develop in just a few months to full size, giving scientists the chance to watch their development in detail. The emergence of their namesake stripes of dark blue and bright yellow has been the subject of much research. The stripes have been shown to be the result of interplay between three types of pigment cells: black melanophores, yellow xanthophores, and silvery iridophores.

“The stripe pattern forms dynamically as the fish develops,” said Volkening, who is the lead author on the new paper. “It’s not like these pigment cells are filling out some kind of prepattern that’s already there. It’s the interactions of the cells over time that causes the patterns to form. We wanted to build a model that simulates this based as much as possible on what’s known about the biology.”


Videoya baxın: Zebra Danio Balığı - Lepistes Akvaryumuna Zebra Balığı Saldım (Oktyabr 2022).