1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Онтогенез
  4. T. 54, № 5, 2023

Онтогенез, 2023, T. 54, № 5, стр. 368-374

Паттерн экспрессии гена foxn4 предполагает его ассоциацию с дифференцировкой нейросенсорных клеток у беломорского гидроида Sarsia lovenii

А. А. Ветрова a, А. А. Прудковский b, С. В. Кремнев a, b, *

a Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН
119334 Москва, ул. Вавилова, 26, Россия

b Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, биологический факультет
119234 Москва, ул. Ленинские Горы, 1, стр. 12, Россия

* E-mail: s.kremnyov@gmail.com

Поступила в редакцию 10.04.2023
После доработки 10.05.2023
Принята к публикации 11.05.2023

Аннотация

Ген foxn4 – один из ключевых транскрипционных факторов, управляющих формированием сетчатки глаза у позвоночных. Однако не ясно, является ли его ассоциация с формированием светочувствительных органов эволюционно консервативной. Для того, чтобы ответить на этот вопрос, мы проверили, ассоциирована ли экспрессия этого гена со светочувствительными органами у представителя базальных Metazoa, гидроида Sarsia lovenii (Hydrozoa, Cnidaria). Обычно жизненный цикл гидроидов включает стадии пелагической медузы и бентосного полипа. Однако у многих видов вместо свободных медуз формируются прикрепленные медузоиды, у которых многие структуры редуцированы. Исключительность S. lovenii состоит в том, что у нее как медузы, так и медузоиды формируются внутри одного вида, полипами, относящимися к разным гаплотипам, именно эта особенность S. lovenii делает ее перспективным модельным объектом для сравнительных исследований регуляции формирования морфологических признаков у книдарий. Мы сравнили пространственную экспрессию гена foxn4 в медузах и медузоидах S. lovenii методом гибридизации in situ. У медуз S. lovenii имеются светочувствительные глазки, однако экспрессия foxn4 была обнаружена не в самом глазке, а вокруг него, в эпидерме бульбы щупальца. У медузоидов глазки отсутствуют, но экспрессия гена foxn4 была выявлена, и оказалась приурочена к редуцированным бульбам щупалец. Известно, что бульба щупальца у гидроидных медуз является зоной локализованного формирования стрекательных клеток, считающихся производными механосенсорных клеток. Наши результаты позволяют предположить, что у S. lovenii экспрессия гена foxn4 необходима для формирования нейросенсорных клеток, как и у позвоночных животных. Однако, мы предполагаем, что у S. lovenii экспрессия этого гена ассоциирована не с фоторецепторными, а механосенсорными стрекательными клетками.

Ключевые слова: Стрекающие, Sarsia lovenii, жизненный цикл, нейросенсорные клетки,  foxn4

Список литературы

  1. Chevalier S., Martin A., Leclère L. et al. Polarised expression of FoxB and FoxQ2 genes during development of the hydrozoan Clytia hemisphaerica. // Dev. Genes. Evol. 2006. V. 216. № 11. P. 709–720. https://doi.org/10.1007/s00427-006-0103-6

  2. Condamine T., Jager M., Leclère L. et al. Molecular characterisation of a cellular conveyor belt in Clytia medusae // Dev. Biol. 2019. V.456. № 2. P. 212–225. https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2019.09.001

  3. Denker E., Manuel M., Leclère L. et al. Ordered progression of nematogenesis from stem cells through differentiation stages in the tentacle bulb of Clytia hemisphaerica (Hydrozoa, Cnidaria) // Dev Biol. 2008. V. 315. № 1. P. 99–113. https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2007.12.023

  4. Edwards C. The hydroids and medusae Sarsia occulta sp. nov., Sarsia tubulosa and Sarsia loveni // J. Mar. Biol. Assoc. 1978. V. 58. № 2. P. 291–311.

  5. Genikhovich G., Technau U. In situ hybridization of starlet sea anemone (Nematostella vectensis) embryos, larvae, and polyps // Cold Spring Harb Protoc. 2009. V. 2009. № 9. P. pdb. prot5282. https://doi.org/10.1101/pdb.prot5282

  6. Golson M.L., Kaestner K.H. Fox transcription factors: from development to disease. // Development. 2016. V. 143. № 24. P. 4558–4570. https://doi.org/10.1242/dev.112672

  7. Kozmik Z. Pax genes in eye development and evolution // Curr Opin Genet Dev. 2005. V. 15. № 4. P. 430–438. https://doi.org/10.1016/j.gde.2005.05.001

  8. Kozmik Z., Daube M., Frei E. et al. Role of Pax genes in eye evolution: a cnidarian PaxB gene uniting Pax2 and Pax6 functions // Dev cell. 2003. V. 5. № 5. P. 773–785. https://doi.org/10.1016/S1534-5807(03)00325-3

  9. Kupaeva D.M., Vetrova A.A., Kraus Y.A. et al. Epithelial folding in the morphogenesis of the colonial marine hydrozoan, Dynamena pumila // Biosystems. 2018. V. 173. P. 157–164.

  10. Leclère L., Horin C., Chevalier S. et al. The genome of the jellyfish Clytia hemisphaerica and the evolution of the cnidarian life-cycle // Nat. Ecol. Evol. 2019. V. 3. № 5. P. 801–810. https://doi.org/10.1038/s41559-019-0833-2

  11. Leclère L., Jager M., Barreau C. et al. Maternally localized germ plasm mRNAs and germ cell/stem cell formation in the cnidarian Clytia // Dev. Biol. 2012 V. 364. № 2. P. 236–248. https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2012.01.018

  12. Liu S., Liu X., Li S. et al. Foxn4 is a temporal identity factor conferring mid/late-early retinal competence and invoed in retinal synaptogenesis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020. V. 117. № 9. P. 5016–5027. https://doi.org/10.1073/pnas.1918628117

  13. Mochizuki K., Nishimiya-Fujisawa C., Fujisawa T. Universal occurrence of the vasa-related genes among metazoans and their germline expression in Hydra // Dev. Genes. Evol. 2001. V. 211. № 6. P. 299–308. https://doi.org/10.1007/s004270100156

  14. Mochizuki K., Sano H., Kobayashi S. et al. Expression and evolutionary conservation of nanos-related genes in Hydra // Dev. Genes. Evol. 2000. V. 210. № 12. P. 591–602. https://doi.org/10.1007/s004270000105

  15. Oliver D., Brinkmann M., Sieger T. et al. Hydrozoan nematocytes send and receive synaptic signals induced by mechano-chemical stimuli // J. Exp. Biol. 2008. V. 211. № 17. P. 2876–2888. https://doi.org/10.1242/jeb.018515

  16. Prudkovsky A.A., Ekimova I.A., Neretina T.V. A case of nascent speciation: unique polymorphism of gonophores within hydrozoan Sarsia lovenii // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 1–13. https://doi.org/10.1038/s41598-019-52026-7

  17. Rebscher N., Volk C., Teo R. et al. The germ plasm component Vasa allows tracing of the interstitial stem cells in the cnidarian Hydractinia echinata // Dev. Dyn. 2008. V. 237. № 6. P. 1736–1745. https://doi.org/10.1002/dvdy.21562

  18. Seipel K., Yanze N., Schmid V. The germ line and somatic stem cell gene Cniwi in the jellyfish Podocoryne carnea // Int. J. Dev. Biol. 2004. V. 48. № 1. P. 1–7. https://doi.org/10.1387/ijdb.15005568

  19. Singla C.L., Weber C. Fine structure of the ocellus of Sarsia tubulosa (Hydrozoa, Anthomedusae) // Zoomorphology. 1982. V. 100. № 1. P. 11–22. https://doi.org/10.1007/BF00312197

  20. Suga H., Tschopp P., Graziussi D.F. et al. Flexibly deployed Pax genes in eye development at the early evolution of animals demonstrated by studies on a hydrozoan jellyfish // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010. V. 107. № 32. P. 14263–14268.

  21. Vetrova A.A., Prudkovsky A.A., Kremnyov S.V. Distribution of nematocytes differs in two types of gonophores in hydrozoan Sarsia lovenii // bioRxiv 2023. P. 2023.03. https://doi.org/10.1101/2023.03.22.533798

  22. Wawersik S., Maas R.L. Vertebrate eye development as modeled in Drosophila // Hum Mol Genet. 2000. V. 9. № 6. P. 917–25. https://doi.org/10.1093/hmg/9.6.917

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Онтогенез

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал