Закономерности экспрессии нох-генов в процессе регенерации многощетинкового червя Alitta Virens (Polychaeta, Annelida) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.03.05, кандидат наук Новикова, Елена Львовна

• Новикова, Елена Львовна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Новикова, Елена Львовна

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВЕДЕНИЕ

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Явление регенерации и история её изучения

2.2. Типы регенерационных процессов

2.3. Регуляция регенерации

2.3.1. Позиционная информация и модели регенерации

2.3.2. Роль нервной системы в регенерации

2.3.3. Молекулярная регуляция репаративной регенерации

2.3.3.1. Группа Lophotrochozoa

2.3.3.2. Группа Ecdysozoa

2.3.3.3. Подтип Vertebrata, группа Deuterostomia

2.3.4. Нох-гены - регуляторный фундамент эмбриогенеза и регенерации

2.3.4.1. Нох-гены. Структурные и функциональные особенности

2.3.4.2. Эпигенетическая регуляция Нох-генов и механизм создания «позиционной памяти»

2.3.4.3. Роль Нох-генов в регенерации представителей разных ветвей Bilateria

2.3.4.3.1. Подтип Vertebrata, группа Deuterostomia

2.3.4.3.2. Группа Lophotrochozoa

2.3.5. AlUta virens. Жизненный цикл. Морфологическое строение

2.3.6. Разнообразие типов регенерации полихет

2.3.7. Ход регенерации полихет и клеточные источники

2.3.8. Стволовые клетки и клеточная миграция

2.3.9. Регенерация Alitla virens

2.3.10. Нох-гены в онтогенезе A. virens

3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

3.1. Протокол опыта по регенерации полихеты Alitta virens

3.2. Метод гибридизации in situ с применением РНК-зонда

3.3. Приготовление DIG-меченого РНК-зонда

3.3.1. Получение рекомбинантных клонов, содержащих фрагменты Нох-генов Alitta virens

(Nereis virens) {Nvi-Hoxl, Nvi-Hox2, Nvi-НохЗ, Nvi-Hox4, Nvi-Hox5, Nvi-Lox5, Nvi-Hox7, Nvi-Lox4, Nvi-Lox2, Nvi-Post2)

3.3.2. Подготовка матрицы к синтезу

3.3.3. Синтез ОЮЗ-меченого РНК-зонда

3.3.4. Оценка концентрации и размера полученного РНК-зонда

3.4. Протокол гибридизация in situ на тотальных препаратах (Whole mount in situ hybridization, WMISH)

3.5. Анализ препаратов па уровне световой микроскопии

3.6. Обработка изображений

3.7. Адаптация метода WMISH для работы с регенерирующими червями Aliíta virens

3.7.1. Обработка протеиназой К

3.7.2. Обработка коллагеназой

3.7.3. Ингибирование эндогенных фосфатаз

3.7.4. Использование SDS/Twcen-буфера

3.7.5. Особенности состава гибридизационного буфера

3.7.6. Постфиксация в 4% PFA после развития цветной реакции

3.8. Рабочие растворы и реагенты

4. РЕЗУЛЬТАТЫ

4.1. Экспрессия Nvi-Hoxl в регенерации Alitía virens

4.2. Экспрессия Nvi-Hox2 в регенерации Aliíta virens

4.3. Экспрессия Nvi-НохЗ в регенерации Alitía virens

4.4. Экспрессия Nvi-Hox4 в регенерации Aliíta virens

4.5. Экспрессия Nvi-Hox5 в регенерации Alitía virens

4.6. Экспрессия Nvi-Lox5 в регенерации Aliíta virens

4.7. Экспрессия Nvi-Hox7 в регенерации Aliíta virens

4.8. Экспрессия Nvi-Lox4 в регенерации Aliíía virens

4.9. Экспрессия Nvi-Lox2 в регенерации Aliíía virens

4.10. Экспрессия Nvi-Post2 в регенерации Aliíía virens

4.11. Характер распределения Nvi-antiHox5 в регенерации Aliíía virens

4.12. Характер распределения Nvi-antiHox7 в регенерации Aliíía virens

5. ОБСУЖДЕНИЕ

5.1. Экспрессия Нох-генов в ходе регенерации Aliíta virens

5.1.1. Гены раннего ответа

5.1.2. Гены среднего ответа, экспрессирующиеся в нервной системе

5.1.3. Гены среднего ответа, экспрессирующиеся в зоне роста

5.1.4. Гены позднего ответа

5.2. Двухфазная экспрессия Нох-генов в ходе регенерации AMrens

5.3. Закономерности пространственной и временной активности Нох-генов в ходе регенерации A.virens

5.4. Градиентная экспрессия Нох-генов задает позиционную информацию в теле A. virens

5.5. Сравнительная оценка регенерационных потенций и дефинитивной экспрессии Нох-генов у Bilateria

5.6. Вопросы регуляции

5.6.1. Антисмысловые транскрипты

5.6.2. Роль нервной системы в процессах регенерации А. virens

5.6.3. Регуляция регенерации через «организатор»

5.7. Униполярная регенерация Alitta virens - догадки и предположения

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

7. ВЫВОДЫ

8. БЛАГОДАРНОСТИ

9. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

10 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности экспрессии нох-генов в процессе регенерации многощетинкового червя Alitta Virens (Polychaeta, Annelida)»

1. ВВЕДЕНИЕ

Одним из важнейших свойств живых организмов является их способность к регенерации, то есть к восстановлению утраченных или поврежденных частей тела. Для изучения процессов регенерации существует множество модельных объектов, включающих представителей самых разных групп животных: кишечнополостные (гидра), планарии, полихеты, насекомые (сверчок, таракан), и позвоночные (рыбы, хвостатые и бесхвостые амфибии, млекопитающие) (Иванов, 1912; Mito et al., 2002; Bryant et al., 2002; Thummel et al., 2007; Han et al., 2008; Gierer et al., 2012). Эти модельные животные обладают очень вариабельными регенерационными способностями. Например, среди лофотрохозойных животных некоторые планарии восстанавливают тело из маленького кусочка (Egger et al., 2007), полихеты способны отращивать передний и задний конец тела (Воронцова, 1949), а пиявки, принадлежащие, как и полихеты к типу Annelida, могут отращивать только аксоны нейронов при повреждении нервной системы (Nicholls, Hernandez, 1989). Среди позвоночных хвостатые амфибии и до определенной стадии развития бесхвостые могут восстановить новую конечность и хвост, а млекопитающие способны только к физиологической регенерации и репарации внутренних органов (Awgulewitsch, 2003; Brun et al., 2004; Morgan, Whiting, 2008).

Расширение круга модельных объектов необходимо для понимания механизмов регенерации, их общности и различий у разных животных. С этой точки зрения полихеты (тип Annelida, Lophotrochozoa) являются крайне интересной группой животных, так как ее представители обладают широкими и разнообразными регенерационными возможностями. Множество работ, описывающих морфологические особенности регенерации полихет, появилось в прошлом столетии (Иванов, 1912; Berrill, 1928; Sayles, 1932; Berrill, 1952). Практически все полихеты способны к репаративной регенерации по типу эпиморфоза с образованием бластемы в месте повреждения, из которой формируются недостающие части тела. При этом некоторые полихеты восстанавливают и задние и передние структуры. К ним относятся многие сидячие гетерономно сегментированные черви. Другие же представители этого класса не способны к передней регенерации и восстанавливают только задний отдел тела после повреждения (Короткова, 1997). Для некоторых полихет успешность и полнота прохождения восстановительного процесса зависит, например, от уровня ампутации, для большинства же червей характерна регенерация строго определенного числа сегментов при передней регенерации. При этом остальные недостающие сегменты возникают из старых сегментов тела путем метаморфоза (Berrill, Mees, 1936).

П.П. Иванов, посвятивший ряд работ подробному изучению морфологических и гистологических аспектов регенерации Annelida, считал регенерацию аннелид, в частности полихет, уникальным и интереснейшим явлением. В отличие от других животных, восстанавливающих после ампутации именно ту часть тела, которая была утрачена, полихеты в большинстве своем вне зависимости от количества отрезанных спереди и сзади сегментов всегда восстанавливают спереди строго определенное для каждого вида количество сегментов, соответствующее числу ларвальных. Сзади же всегда регенерируют пигндиальные структуры и зона роста, которые также имеются на стадии сегментированной личинки (Иванов, 1912). Этот своеобразный способ регенерации предполагает высокую степень регенеративных способностей, а также возможность быстрой перестройки позиционной информации, границ и пропорций тела после утраты его части. Появление молекулярных методов исследований в биологии позволяет изучать механизмы, лежащие в основе этих своеобразных черт регенерации полихет.

Прекрасными кандидатами на роль факторов, создающих позиционную информацию, могут быть Нох-гены. Эти кластерные гены, которые кодируют ключевые для эмбриогенеза транскрипционные факторы, вовлечены во множество морфогенетических процессов (Akam, 1998). Считается, что основная их функция состоит в эмбриональной регионализации и спецификации передне-задней оси тела билатеральных животных в соответствии с правилами временной и пространственной коллинеарности (Castelli-Gair, 1998). В то же время, показана постэмбриональная экспрессия Нох-генов и установлено их участие во многих процессах, идущих в дефинитивном теле некоторых животных, в том числе и в процессах регенерации у представителей разных эволюционных ветвей.

В лаборатории экспериментальной эмбриологии Биологического института СПбГУ была описана экспрессия одиннадцати Нох-генов в онтогенезе морской эррантной полихеты Alitta virens (ранее Nereis virens, Nereididae, Annelida, Lophotrochozoa) (de Rosa R., Grenier J.K., Andreeva T. et al., 1999; Kulakova et al., 2007). Нереидные полихеты в своем индивидуальном развитии проходят стадии сферической личинки трохофоры, сегментированной личинки нектохеты и стадию постларвалыюго роста. В ходе развития нектохеты Нох-гены обнаруживают каноническую коллинеарную картину экспрессии в сегментированной эктодерме. Однако в ходе формирования многосегментного дефинитивного тела червя эти гены имеют иной способ разметки морфогенетической территории. В теле ювеннльного червя Нох-гены формируют разнонаправленные градиенты, домены их экспрессии перекрываются и не имеют устойчивых передних границ в постларвальных сегментах (Bakalenko et al., 2013). На основании этих данных возникло предположение, что Нох-гены у растущего червя не вовлечены в спецификацию морфологически сходных сегментов тела. Вероятнее всего, они

участвуют в создании и поддержании позиционных координат в гомономно сегментированном теле животного, определяя позицию сегментов относительно терминальных структур - головы и пигидия. Если эта гипотеза верна, картина экспрессии Нох-генов должна подвергнуться реорганизации после позиционного сбоя, который происходит после ампутации части тела. Мы подробно исследовали закономерности экспрессии 10 Нох-генов A.virens на разных стадиях регенерации задней части тела червя методом гибридизации in situ на целых препаратах. Мы полагаем, что эти исследования помогут проверить гипотезу о роли Нох-генов в создании постларвального тела червя, расширят наше понимание механизмов регенерации представителей класса Polychaeta и, вероятно, позволят сделать некоторые обобщения, касающиеся роли Нох-генов в процессах регенерации разных животных.

Цель работы: изучить пространственную и временную организацию экспрессии Нох-генов при регенерации задней части тела полихеты A lit ta virens.

Были поставлены следующие задачи:

1. Подобрать условия эксперимента, которые позволили бы максимально точно описать динамику экспрессии Нох-генов в процессе регенерации A.virens.

2. Проанализировать динамику экспрессии Нох-генов при регенерации этой полихеты методом гибридизации in situ на целых животных.

3. Проверить гипотезу о градиентной экспрессии Нох-генов как факторе создания и поддержания позиционной информации в постларвальном теле Л. virens.

4. Оценить наличие коллинеарной экспрессии Нох-генов в ходе регенерации A.virens.

5. Исследовать участие антисмысловых транскриптов Нох-генов в процессах регенерации A. virens.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Активность Нох-генов является важным фактором нормальной регенерации полихеты A. virens.

2. Время активации Нох-генов в процессе регенерации A. virens не коррелирует с их предполагаемым порядком расположения в геноме.

3. Динамика экспрессии Нох-генов в ходе регенерации A.virens свидетельствует в поддержку гипотезы об их роли в создании и поддержании позиционной информации в постларвальном теле червя.

4. В ходе регенерации A.virens антисмысловые транскрипты Нох-генов обнаруживают закономерные изменения картины распределения.

По теме диссертации опубликовано 24 печатных работы, из них 6 - статьи. Основные положения работы доложены и обсуждены на международном симпозиуме «Стволовые клетки, регенерация, клеточная терапия» (С-Петербург, 2004), конференции «Биология стволовых клеток: фундаментальные аспекты» (Москва, 2005), международной научной конференции "Каспар Фридрих Вольф и современная биология развития" (Санкт-Петербург, 2009), XII научной сессии морской биологической станции СПбГУ (Санкт-Петербург, 2011), всероссийской конференции «Морфогенез в индивидуальном и историческом развитии» ПИН РАН (Москва, 2011), 13-ом конгрессе Европейского сообщества эволюционной биологии (Тюбинген, Германия, 2011), международной конференции «Progress In Understanding The Origins of Biodiversity» (Ювясюоля, Финляндия, 2012), конференции европейского сообщества EvoDevo (Лиссабон, Португалия, 2012) и всероссийской конференции с международным участием «Эмбриональное развитие, морфогенез и эволюция» (Санкт-Петербург, Россия, 2013).

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Явление регенерации и история её изучения

Процесс регенерации изучается уже много лет, но четкого определения этого явления до сих пор не существует (Короткова, 1997; Токин, 1959; Долматов, Машанов, 2007). Связано это, вероятно, с тем, что регенерация - процесс сложный, многогранный и происходящий на самых разных уровнях организации животных.

Регенерация возникает в ответ на повреждение организма и вызывает процесс развития утраченного или поврежденного органа или структуры. На этом основании Воронцова и Лиознер считали регенерацию «вторичным развитием» (Воронцова, Лиознср, 1957), а Короткова и Токин обозначали этот процесс широким понятием восстановительных морфогенезов (Короткова, Токин, 1979). Некоторые авторы придавали большое значение тому, что в ходе регенерации должна восстанавливаться исходная форма тела (Короткова, 1997). Так, Л.Д. Полежаев характеризует процесс регенерации как явление восстановления утраченной части организма, при котором всегда восстанавливается форма, структура, но не всегда функция органа (Полежаев, 1968). Д.С. Саркисов и H.H. Мотлох, напротив, подчеркивали важность восстановления функции или ее компенсации (цит. по: Короткова, 1997). Еще одной важной особенностью регенерации является то, что она направлена на сохранение прежней индивидуальности, именно той, которая была повреждена, на сохранение целостности организма (Долматов, Машанов, 2007).

Таким образом, принимая во внимание разные стороны и особенности этого процесса, можно сформулировать следующее определение: регенерация — это морфогенетический процесс замены различных структур (от частей клеток до крупных частей тела) после естественного изнашивания или случайной утраты, результатом которого является сохранение целостности организма и восстановление утраченной функции (Карлсон, 1986; Долматов, Машанов, 2007).

Регенерация является древнейшей областью исследования в биологии. Феномен регенерации описан еще в работах Аристотеля и Плиния, но первые научные наблюдения за этим процессом были выполнены в 1712 году Рене Антуаном Реомюром (René-Antoine Ferchault de Réaumur), который детально описал регенерацию конечности омара. В рамках существовавшей тогда теории преформизма Реомюр предположил, что регенерирующие конечности возникают из крошечных преформированных ножек, находящихся в основании отрезанной конечности (Короткова, 1997). Дальнейшие исследования носили

экспериментальный и аналитический характер. Абрахам Трамбле (Abraham Trembley) в 1744 году изучал регенерацию Hydra (Okada, 1996). Далее последовали наблюдения за аннелидами, выполненные Шарлем Бонне (Charles Bonnet) в 1745, изучение регенерации амфибий (Спалланцани) в 1769 и планарий (Петер Симон Паллас (Peter Simon Pallas) в 1770 (Carlson, 2007).

К началу 19 века натуралисты описали регенерацию у множества видов животных, но настоящего научного прогресса эти исследования достигли после появления клеточной теории, разработанной Маттиасом Якобом Шлейденом (Matthias Jakob Schleiden) и Теодором Шванном (Theodor Schwann) в 1838, и развития гистологических методов исследования. В доменделевскую эру генетики Август Вейсман (Friedrich Leopold August Weismann) создал одну из первых теорий морфогенеза в регенерации конечности (1892). Томас Хант Морган (Thomas Hunt Morgan) активно занимался изучением регенерации (1901) до того, как переключился на принесшие ему мировую славу исследования генетики Drosophila. Несмотря на появление множества гистологических описаний регенерационных процессов в начале 20 века, интерес к этому феномену, особенно у млекопитающих, заметно угас, когда стало понятно, что многие органы человека не способны к регенерации.

На исследования по регенерации беспозвоночных оказала существенное влияние теория метаболических градиентов, выдвинутая Чарлзом Мэннингом Чайлдом (Charles Manning Child) (1941), которая повлекла за собой попытки выяснить роль тканевых компонентов, дедифференцировки и морфогенеза в регенерации конечности амфибий. Вторая мировая война вызвала вспышку исследований в области стимулирования регенерации конечностей лягушек и других видов. Интерес к этому явлению снова поутих во второй половине 20 века, несмотря на плодотворные работы по регенерации разных систем, в том числе и тканей млекопитающих. Растущее количество данных по молекулярной биологии и открытие участия стволовых клеток в процессах регенерации дали новые возможности для исследования в этой области (Carlson, 2007).

2.2. Типы регенерационных процессов

Основные типы регенерационных процессов представлены на схеме (Рисунок 1). Ниже следует краткая характеристика некоторых из них.

Рисунок 1. Классификация явлений регенерации (адаптировано Дондуа, 2005 по: Carlson, 2007 и М.А. Воронцовой, 1949).

Физиологическая регенерация. Физиологическая регенерация - это естественный процесс замещения изношенных или отживших частей тела, который происходит во многих системах организма и часто изучается как одна из форм обновления клеток. Наиболее яркими примерами физиологической регенерации млекопитающих являются циклическое обновление эпидермиса, смена эпителиальных клеток, выстилающих кишку, обновление эндометрия после менструального периода и замещение клеток крови, которые имеют вполне конкретную продолжительность жизни. Примеры физиологической регенерации также встречаются среди низших животных. К ним относится линочные циклы экзоскелета ракообразных или кожи змей, ежегодная линька и замена перьев птиц, регенерация яичников рыб и других низших позвоночных, которые откладывают большое количество яиц каждый год (Carlson, 2007).

Репаративная регенерация. Термин «репаративная регенерация» применим к большинству случаев восстановления органов после повреждения. Репаративная регенерация может происходить на многих уровнях, начиная с единичной клетки и заканчивая частями тела. К наиболее ярким примерам регенерации такого типа относятся восстановление ампутированной конечности или хвоста саламандры и тритона, или воссоздание целого тела планарии из крошечного кусочка.

Исследование клеточных механизмов регенерации показало, что существует два основных способа репаративной регенерации - эпиморфоз и морфаллаксис.

Эпиморфоз. У большинства животных регенерация происходит за счет размножения клеток возле места ранения (Иванов, 1937). Такой способ регенерации называется эпиморфозом. Эпиморфоз наблюдается у многих беспозвоночных (например, кольчатых червей), а также при регенерации хвоста и конечностей у рыб, земноводных, пресмыкающихся (Короткова, 1997). Во всех случаях можно выделить ряд общих этапов, характерных для эпиморфной регенерации у всех видов животных. На первом этапе происходит заживление раны при участии клеток раневого эпителия. Далее под раневым эпителием скапливаются недифференцированные, активно пролифернрующие клетки, формирующие регенерационную бластему, которая дает начало новым структурам. Клетки бластемы могут образовываться за счет дедифференцировки клеток прилежащих тканей или из стволовых клеток (Carlson, 2007).

Морфаллакснс. В случае морфаллаксиса восстановление утраченной формы происходит путем перестройки оставшейся части. В настоящее время термин морфаллаксис и морфаллактическая регенерация используется в тех случаях, когда восстановление утраченной части происходит в результате реорганизации клеточных масс без образования заметной бластемы, как это происходит у стрекающих (Дондуа, 2005).

К репаративной регенерации можно также отнести регенерацию тканей и клеточную регенерацию.

Регенерация тканей. Этот термин применим к процессам восстановления большинства тканей тела в случае повреждения. Регенерация тканей может быть инициирована разнообразными стимулами, наиболее распространенным из которых является механическое повреждение, а также резкие перепады температур и химическое воздействие. Независимо от природы травматического стимула, поврежденная ткань всегда реагирует примерно одинаково. Критическим моментом успешного прохождения восстановительного процесса является природа первоначального воспалительного ответа. Разрушительным является период острого воспаления, сопровождающийся накоплением большого числа нейтрофилов. Крайне важной является последующая фаза активизации макрофагов. Помимо удаления клеточного и тканевого дебриса, макрофаги секретнруют большое количество факторов роста, которые активируют клетки-предшественники, участвующие в процессах восстановления.

2.3. Регуляция регенерации

Механизмы регенерационных процессов интересовали исследователей, начиная с момента открытия этого явления. Попытки понять процессы регенерации начались с построения моделей, объясняющих события, происходившие в ходе восстановления частей

тела разных животных, например, конечности таракана, имагинальных дисков плодовой мушки или концов тела планарии. Именно репаративная регенерация органов и тканей оказалась доступна для остроумных экспериментов, важных, как для построения непротиворечивых моделей самого этого процесса, так и для понимания морфогенеза многоклеточных животных. Вопросы регуляции далее будет рассматриваться в контексте репаратнвной регенерации.

23.1. Позиционная информация н модели регенерации

Позиционной информацией называют распределение в пространстве тела разного рода сигналов, которые обеспечивают включение в отдельных участках зародыша экспрессии специфичных регуляторных генов. Позиционная информация создается разнообразными способами. На ранних этапах развития существенная роль в ее формировании принадлежит материнским факторам детерминации. Также важны межклеточные взаимодействия, в результате которых в разных областях зародыша продуцируются сигнальные молекулы, предопределяющие пространственную организацию эмбриона (Дондуа, 2005). Особый интерес представляют морфогены, т.е. сигнальные молекулы, позиционная информация которых обусловлена градиентами их распределения в пространстве (Gilbert, 2010). На основе представлений о позиционной информации было создано несколько моделей регенерационных процессов.

Интаркаляцнонная модель регенерации конечности таракана. Концепция «интеркалярной регенерации» возникла в результате серии экспериментов по пересадке участка конечности тараканов (French, 1976). В этих экспериментах было показано, что при совмещении дистального фрагмента нога с проксимальной культей восстанавливались недостающие части конечности нормального размера и пропорций (Рисунок 2). Однако если дистальный фрагмент пересаживался в более дистальный участок, нормального восстановления ноги не происходило. Вместо этого регенерировала вставочная структура с противоположной полярностью, что приводило к образованию ноги большей длины. Если же части ног совмещались в обратной дорзо-вентральнои ориентации, формировались две дополнительные ноги в области границы между тканями хозяина и реципиента (Рисунок 2) (по Agata et al., 2003). Таким образом, условием начала восстановительных процессов служит конфронтация позиционных значений, возникающая при контакте клеток, разница позиционных значений которых больше единицы. Контакт клеток, которые в норме друг с другом не соприкасаются, инициирует пролиферацию, что и создает предпосылки для эпиморфной регенерации.

Модель полярных координат. Модель полярных координат хорошо описывает процессы, происходящие как при регенерации имагинальных дисков животных, так и при регенерации конечности амфибий (Iten, Bryant, 1975). Например, при совмещении передних и

Рисунок 2. Интеркапярная регенерация конечностей таракана после трансплантации. А: при присоединении дистального фрагмента уровня 8 к проксимальному фрагменту на уровне 3, регенерируют недостающие части (4-7) и восстанавливаются ноги нормального размера и структуры. В: если дистальный фрагмент уровня 3 присоединить к проксимальной культе на уровне 8, регенерирует вставочная структура с обратной полярностью (7-4). С: если совместить фрагменты в обратной Д-В ориентации, формируются две дополнительные ноги на границе (из Agata et al., 2003).

задних участков регенерационной бластемы формируется конечность с множественными структурами, часто с двумя или тремя наборами пальцев. Сравнивая различные данные, Френч предложил модель, которая объясняла исход регенерации в экспериментах. Данная модель предполагает, что клетки оценивают свое физическое местоположение в системе полярных (подобных часам) координат (Рисунок 3). В этой системе каждая клетка имеет свое круговое (от 0 до 12), а также радиальное (от А до Е) значение. В регенерирующей конечности внешний круг представляет проксимальную часть поля конечности (плечо), а внутренняя часть круга включает дистальные области (French, 1976). При совмещении двух ранее не контактировавших клеток работает «правило кратчайшей интеркаляции»: рост продолжается до тех пор, пока клетки между этими двумя точками не будут иметь все позиционные значения, которые существовали между ними изначально (Gilbert, 2010).

12/0

Рисунок 3. Модель полярных координат для спецификации позиционной информации. Каждая клетка имеет круговое значение (0-12), специфицирующее передне-заднюю ось и радиальное значение (А-Е), специфицирующее проксимо-дистальную ось (из Gilbert, 2010).

Модель границы (boundary model). В основу модели границы, предложенной Майнхардтом в 1982 году, легли исследования клеточных линий Drosophila, в ходе которых было показано, что нога подразделяется на передний и задний компартменты, клетки которых принадлежат к разным клеточным линиям. Передний компартмент в свою очередь может быть подразделен на дорсальный и вентральный подкомпартменты (Steiner, 1976, цит. по Campbell, Tomlinson, 1995). Таким образом, было высказано предположение, что нога подразделяется на три круговые популяции клеток или три компартмента - задний, дорсально-передний и вентрально-передний (Рисунок 4). Позднее, сайт контакта всех трех компартментов был

1)<1ИИ|)нг\ miwlfl

'Л/Г)

Рисунок 4. Схематическое изображение модели границы регенерации конечности насекомых и хвостатых амфибий (Campbell, Tomlinson, 1995).

3D

т

21)

определен как место презумптивного дистального конца и источник диффундирующего морфогена. Этот морфоген индуцирует рост и специфицирует судьбу клеток вдоль проксимо-дистальной оси.

Градиентная модель регенерации. Исследование регенерации у низших животных (кишечнополостные, плоские черви, аннелиды) показало, что частота и скорость восстановления структур в разных областях тела у этих животных различаются. Так, у планарии скорость развития головы заметно выше на переднем конце тела, чем в более каудалыюй области. В другой серии экспериментов было показано образование двухголовой планарии из узкого регенерирующего кусочка тела, что указывало на необходимость некоторого минимального расстояния вдоль передне-задней оси для определения полярности тела (Morgan, 1898, цит. по Adell et al, 2010). Наблюдая за образованием двухголовой планарии, Чайлд (1911) пришел к заключению о наличие градиентов вдоль передне-задней оси тела. Однако, в то время как Морган связывал полярность со структурными различиями или различиями в содержании веществ, Чайлд объяснял полярность наличием метаболических градиентов, т.е. различиями в скорости физиологических процессов вдоль оси, которые он назвал «физиологическим градиентом». Несмотря на отсутствие на тот момент данных о наличие морфогенов у планарий, передне-задняя полярность этих животных активно использовалась для развития теории морфогенетических градиентов в развитии и регенерации (Slack, 1987). Недавние исследования действительно показали наличие у планарий градиентов сигнальных молекул Ътр и wnt, которые участвуют в становлении и поддержании передне-задней полярности этих животных (Reddien et al. 2007, Petersen, Reddien, 2008).

Широко известны концепции градиентов активаторов и ингибиторов формообразования головы и подошвы у пгдрьг, описанные Шаллером. Наличие апико-базального градиента активатора головы и апико-базального градиента ингибитора головы, а также существование обратных градиентов активатора и ингибитора подошвы, непротиворечиво объясняет экспериментальные данные по регенерации пгдрьг (Schaller et al, 1979).

23.2. Роль нервной системы в регенерации

В домолекулярный период развития науки одними из первых экспериментов, направленных на изучение регуляции регенерации, стали манипуляции с нервной системой и попытки понять ее роль в регенерационных процессах. Удобными объектами для этих экспериментов оказались представителгг класса Polychaeta, способные к восстановлению как передней, так и задней частей тела.

Накапливается все больше данных о роли нервной системы в регенерации полихет. Существует представление о том, что брюшная нервная цепочка, может «сообщать» регенератам позиционную информацию об ггх положении в теле (Короткова, 1997). Например, при отрезании задней части полихеты Ophryotrocha puerilis и одновременном травмировании нервного ствола антериорнее сайта ампутации, процесс регенерации значимо замедлялся.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Новикова, Елена Львовна, 2014 год

10. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреева Т.Ф., Кулакова М.А. Нох-гены в индивидуальном развитии и эволюции билатеральных животных // Тр. СПб. о-ва естествоиспытателей - 2008. - Т. 97. Ч. 1. - С. 171— 192.

2. Беклемишев В.Н. Основы сравнительной анатомии беспозвоночных. - Т. 1. - М.: Изд. «Наука», 1964. - 433 с.

3. Воронцова М. А. Регенерация органов у животных. - М., 1949. - 270 с.

4. Воронцова М.А., Лиознер Л.Д. Бесполое размножение и регенерация. - М.: Сов. наука, 1957.-413 с.

5. Габай И.А., Костюченко Р.П. Клеточные аспекты регенерации у Nereidae // VI научная сессия морской биологической станции СПбГУ. - СПб., 2005. - С.76-78.

6. Догель В. А. Зоология беспозвоночных // под ред. Полянского Ю.И. - М.: Высшая школа, 1981.-606 с.

7. Долматов И.Ю., Машанов B.C. Регенерация у голотурий. - Владивосток: Дальнаука, 2007. - 208 с.

8. Дондуа А.К. Биология развития. - Т. 1. - Спб.: Изд. - СПбГУ, 2005.

9. Иванов П.П. Регенеративные процессы у многощетинковых червей и отношение их к онтогенезу и морфологии аннелид. - СПб., 1912. - 239 с.

10. Иванов П.П Общая и сравнительная эмбриология.-Л.: Биомедгиз, 1937.-811 с.

11. Иванова-Казас О.М. Сравнительная эмбриология беспозвоночных животных. Трохофорные, щупальцевые, щетинкочелюстные, погонофоры. - М.: Изд. «Наука», 1977. - 314 с.

12. Карлсон Б.М. Регенерация. - М.: Наука, 1986. - 296 с.

13. Короткова Г. П. Регенерация животных. - СПб: Изд-во С-Петербургского университета, 1997. -480 с.

14. Короткова Г.П., Токин Б.П. О закономерностях эволюции восстановительных морфогенезов // Биологические науки. - 1979. - №11. - С. 5-17.

15. Полежаев Л.В. Утрата и восстановление регенерационной способности органов и тканей у животных. - М., 1968. - 326 с.

16. Состина Д.М., Новикова Е.Л., Кулакова М.А. Динамика каудальной регенерации у нереидных полихет при декапитации // XII научная сессия морской биологической станции СПбГУ.-2011.-С. 81.

17. Старунов В.В. Строение и развитие туловищного мозга в онтогенезе Nereîdidae (Annelida, Plochaeta): диссертация на соискание степени кандидата биологических наук. - СПб., 2011.- 194 с.

18. Токин Б.П. Регенерация и соматический эмбриогенез. - Л.: Изд. ленин.универ, 1959. -268 с.

19. Aboobaker А.А., Blaxter M.L. Нох gene loss during dynamic evolution of the nematode cluster // Current Biology. - 2003. - V. 13. - P. 37-40

20. Ackema K.B., Charité J. Mesenchymal stem cells from different organs are characterized by distinct topographic Hox codes // Stem Cells Dev. - 2008. - V. 17. - P. 979-91.

21. Adell T., Cebrià F., Salé E. Gradients in Planarian Regeneration and Homeostasis // Cold Spring Harb Perspect Biol. - 2010. - V. 2.

22. Agata K., Tanaka T., Kobayashi C., Kato K., Saitoh Y. Intercalary regeneration in planarians // Developmental Dynamics. - 2003. - V. 226. - P. 308-316.

23. Albalat R., Caflestro C. Identification of Aldhla, Cyp26 and RAR orthologs in protostomes pushes back the retinoic acid genetic machinery in evolutionary time to the bilaterian ancestor // Chem Biol Interact. - 2009. - V. 178. - P. 188-96.

24. Andreeva T.F., Cook C., Korchagina N.M., Akam M., Dondya A.K. [Cloning and analysis of structural organization of Hox genes in the Polychaete Nereis virens] // Ontogenez. - 2001. - V. 32. -P. 225-33. [Article in Russian].

25. Argiropoulos В., Humphries R.K. Hox genes in hematopoiesis and leukemogenesis // Oncogene. -2007. - V. 26. - P. 6766-6776.

26. Awgulewitsch A. Hox in hair growth and development // Naturwissenschaften. - 2003. - V. 90. - P. 193-211.

27. Bakalenko N.I., Novikova E.L., Nesterenko A.Y., Kulakova M.A. Hox gene expression during postlarval development of the polychaete Alitta virens // Evodevo. - 2013. - V. 4. -P. 13.

28. Beisel C., Imhof A., Greene J., Kremmer E., Sauer F. Histone methylation by the Drosophila epigenetic transcriptional regulator Ashl //Nature. - 2002. - V. 419. - P. 857-862.

29. Berrill, N. J. Regeneration in the polychaet Chaetopterus variopedatus // J. mar. Biol. Ass. U.K. - 1928.-V. 15.-P. 151-8.

30. Berrill N. J. Regeneraton and budding in worms // Biological Reviews. - 1952. - V. 27. - P. 401-438.

31. Berrill N. J., Mees D. Reorganization and regeneration in Sabella. II. The influence of temperature. III. The influence of light // J. exp. Zool. - 1936. - V. 74. - P. 61-89.

32. Blum N., Begemann G. Retinoic acid signaling controls the formation, proliferation and survival of the blastema during adult zebrafish fin regeneration // Development. - 2012. - V. 139. - P. 107-116.

33. Boilly B. Origine des cellules régénératrices chez Nereis diversicolor O. F. Müller (Annélide Polychéte) // Wilhelm Roux' Archiv. - 1969. - V. 162. - P. 286-305.

34. Boilly B. Mode d'action du cerveau sur la régénération caudale de Nereis diversicolor O.F. Müller (Annélide Polychéte) // Wilhelm Roux' Archiv. - 1974. - V. 174. - P. 195-209.

35. Boilly B., Lheureux E., Boilly-Marer Y., Bart A. Cell interactions and regeneration control // Int J Dev Biol. - 1990. - V. 34. - P. 219-31.

36. Brena C., Chipman A.D., Minelli A., Akam M. Expression of trunk Hox genes in the centipede Strigamia maritima: sense and anti-sense transcripts // Evol Dev. - 2006. - V. 8. - P. 252-65.

37. Brock H.W., Fisher C.L. Maintenance of gene expression patterns // Dev Dyn. - 2005. - V. 232. - P. 633-655.

38. Brockes J.P., Kintner C.R. Glial growth factor and nerve-dependent proliferation in the regeneration blastema of Urodele amphibians // Cell. - 1986. - V. 45. - P. 301-6.

39. Brown R., Brockes J.P. Identification and expression of a regeneration-specific homeobox gene in the newt limb blastema // Development. - 1991. - V. 111. - P. 489-96.

40. Brun A.C., Bjürnsson J.M., Magnusson M., Larsson N., Leveén P., Ehinger M., Nilsson E., Karlsson S. Hoxb4-deficient mice undergo normal hematopoietic development but exhibit a mild proliferation defect in hematopoietic stem cells // Blood. - 2004. - V. 103. - P. 4126-33.

41. Bryant S.V., Endo T., Gardiner D.M. Vertebrate limb regeneration and the origin of limb stem cells // Int. J. Dev. Biol. - 2002. - V. 46. - P. 887-896.

42. Campbell G., Tomlinson A. Initiation of the proximodistal axis in insect legs // Development. -1995,-V. 121.-P. 619-628.

43. Carlson B.M. Principles of Regenerative Biology. - Burlington, MA: Academic Press, 2007. -P. 1-24.

44. Chang H.Y., Chi J.T., Dudoit S., Bondre C., van de Rijn M., Botstein D., Brown P.O. Diversity, topographic differentiation, and positional memory in human fibroblasts // Proc Natl Acad Sei. - 2002. - V. 99. - P. 12877-12882.

45. Christen B., Beck C.W., Lombardo A., Slack J.M. Regeneration-specific expression pattern of three posterior Hox genes // Dev Dyn. - 2003. - V. 226. - P. 349-55.

46. Clark R. B., Bonney D. G. Influence of the supraoesophageal ganglion on posterior regeneration in Nereis diversicolor//J. Embryol. exp. Morph. - 1960. - V. 8. - P. 112-118.

47. Clark R. B., Clark M. E. Role of the supra-oesophageal ganglion during early stages of caudal regeneration in some errant polychaetes //Nature, Lond. - 1959. - V. 183. - P. 1834-1835.

48. Cheng W., Liu J., Yoshida H., Rosen D., Naora H. Lineage infidelity of epithelial ovarian cancers is controlled by HOX genes that specify regional identity in the reproductive tract // Nature Med. - 2005. - V. 11. - P. 531-537.

49. Cho S.J., Koh K.S., Lee E, Park S.C. Differential expression of three labial genes during earthworm head regeneration // Biosci Biotcchnol Biochem. - 2009. - V. 73. - P. 2609-14.

50. Chopra V.S., Cande J., Hong J.W., Levine M. Stalled Hox promoters as chromosomal boundaries // Genes Dev. - 2009. - V. 23. - P. 1505-9.

51. Chung N.. Jee B.K., Chae S.W., Jeon Y.W., Lee K.H., Rha H.K. HOX gene analysis of endothelial cell differentiation in human bone marrow-derived mesenchymal stem cells // Mol Biol Rep. - 2009. - V. 36. - P. 227-35.

52. de Rosa R., Grenier J.K., Andreeva T., Cook C., Adoutte A., Akam M., Carrol S., Balavoine G. Hox genes in brachiopods and priapulids and protostome evolution // Nature. - 1999. - V. 399. - N. 6738. - P. 772-776.

53. de Rosa R., Prud'homme B., Balavoine G. Caudal and even-skipped in the annelid Platynereis dumerilii and the ancestry of posterior growth // Evol Dev. - 2005. - V.7. P. 574-87.

54. Duboule D. The rise and fall of Hox gene clusters // Development.- 2007. - V. 134. - P. 254960.

55. Durston A.J., Jansen H.J., In der Rieden P., Hooivcld M.H. Hox collinearity - a new perspective // Int J Dev Biol. - 2011. - V. 55. - P. 899-908.

56. Ferrier D. E. K., Minguillon C. Evolution of Hox//ParaHox gene clusters // Int. J. Dev. Biol. -2003.-V. 47.-P. 605-611

57. Fischbach N.A., Rozenfeld S., Shen W., Fong S., Chrobak D., Ginzinger D., Kogan S.C., Radhakrishnan A., Le Beau M.M., Largman C., Lawrence H.J. HOXB6 overexpression in murine bone marrow immortalizes a myelomonocytic precursor in vitro and causes hematopoietic stem cell expansion and acute myeloid leukemia in vivo // Blood. - 2005. - V. 105. - P. 1456-66.

58. Fischle W., Wang Y., Jacobs S. A., Kim Y., Allis C. D., Khorasanizadeh S. Molecular basis for the discrimination of repressive methyl-lysine marks in histone H3 by Polycomb and HP1 chromodomains//Genes Dev. - 2003. - V. 17.-P. 1870-1881.

59. French V. Leg regeneration in the cockroach, Blatella germanica. II. Regeneration from a non-congruent tibial graft//host junction // J Embryol Exp Morphol. - 1976. - V. 35. - P. 267-301.

60. Freund J.N., Domon-Dell C., Kedinger M., Duluc I. The Cdx-1 and Cdx-2 homeobox genes in the intestine // Biochem Cell Biol. - 1998. - V. 76. - P. 957-69.

61. Futoryan T., Gilchrest B.A. Retinoids and the skin //Nutr.Rev. - 1994. - V. 52. - P. 299-310.

62. Endo T., Bryant. S. V., Gardiner D. M. A stepwise model system for limb regeneration // Developmental Biology. - 2004. - V. 270. - P. 135-145.

63. Endo T., Tamura K., Ide H. Analysis of gene expressions during Xenopus forelimb regeneration // Dev Biol. - 2000. - V. 220. - P. 296-306.

64. Garcia-Fernandez J. The genesis and evolution of homeobox gene clusters // Nat. Rev. Genet. -2005,-V. 6.-P. 881-92.

65. Gardiner D.M., Bryant S.V. Molecular mechanisms in the control of limb regeneration: the role of homeobox genes // Int J Dev Biol. - 1996. - V. 40. - P. 797-805.

66. Gebelein B., Culi J., Ryoo H.D., Zhang W., Mann R. Specificity of Distalless Repression and limb primordial development by Abdominal Hox proteins // Developmental cell. - 2002. - V. 3. - P. 487-498.

67. Gehring W.J. How do Hox transcription factors find their target genes in the nucleus of living cells? // Biol Aujourdhui. - 2011. - V. 205. - P. 75-85.

68. Gellon G., McGinnis W. Shaping animal body plans in development and evolution by modulation of Hox expression patterns // Bioessays. - 1998. - V. 20. - P. 116-25.

69. Gilbert S.F. Developmental biology. 9th edition. - Sunderland, MA: Sinaucr Associates, Inc. -2009.

70. Golding D. W. Neurosecretion and regeneration in Nereis. I. Regeneration and the role of the supraesophageal ganglion // Gen. comp. Endocrin. - 1967 a. - V. 8. - P. 348-355.

71. Golding D. W. Neurosecretion and regeneration in Nereis. II. The prolonged secretory activity of the supraesophageal ganglion // Gen. comp. Endocrin. - 1967 6. - V. 8. - P. 356-367.

72. Golding D. W. Endocrinology, regeneration and maturation in Nereis // Biol. Bull. - 1967 c. -V. 133. - P. 567-577.

73. Guimond J.C., Levesque M, Michaud P.L., Berdugo J., Finnson K., Philip A., Roy S. BMP-2 functions independently of SHH signaling and triggers cell condensation and apoptosis in regenerating axolotl limbs // BMC Dev Biol. - 2010. - V. 10. - P. 15.

74. Han M., Yang X., Lee J., Allan C.H., Muneoka K. Development and regeneration of the neonatal digit tip in mice // Dev Biol. - 2008. - V. 315. - P. 125-35.

75. He S., Su H., Liu C., Skogerbo G., He H., He D., Zhu X., Liu T., Zhao Y., Chen R. MicroRNA-encoding long non-coding RNAs // BMC Genomics. - 2008. - V. 9. - P. 236.

76. Hill S.D. Caudal regeneration in the absence of a brain in two species of sedentary polychaetes // J Embryol Exp Morphol. - 1972. - V. 28. - P. 667-80.

77. Hoffman D. K. Untersuchungen zur Regeneration des Hinterendes bei Playtnereis dumerilii (Audou'met Milne-Edwards) (Annelida, Polychaeta) // Zool. Jb. (Anat.). - 1966. - V. 72. - P. 374-430.

78. Iten L.E., Bryant S.V. The interaction between the blastema and stump in the establishment of the anterior—posterior and proximal—distal organization of the limb regenerate // Dev Biol. - 1975. -V. 44.-P. 119-47.

79. Ito H., Saito Y., Watanabe K., Orii H. Epimorphic regeneration of the distal part of the planarian pharynx // Dev Genes Evol. - 2001. - V. 211. - P. 2-9.

80. Janssen R., Budd G.E. Gene expression suggests conserved aspects of Hox gene regulation in arthropods and provides additional support for monophyletic Myriapoda// Evodevo. - 2010. - V. 1. P. 4.

81. Joshi R., Sun L., Mann R. Dissecting the functional specificities of two Hox proteins // Genes Dev. - 2010. - V. 24. - P. 1533-1545.

82. Kato K., Orii H., Watanabe K., Agata K. Dorsal and ventral positional cues required for the onset of planarian regeneration may reside in differentiated cells // Dev Biol. - 2001. V. 233. - P. 10921.

83. Ko K.H., Lam Q.L., Zhang M., Wong C.K., Lo C.K., Kahmeycr-Gabbe M., Tsang W.H., Tsang S.L., Chan L.C., Sham M.H., Lu L. Hoxb3 deficiency impairs B lymphopoiesis in mouse bone marrow // Exp Hematol. - 2007. - V. 35. - P. 465-75.

84. Kobayashi C., Nogi T., Watanabe K., Agata K. Ectopic pharynxes arise by regional reorganization after anterior//posterior chimera in planarians // Mech Dev. - 1999. - V. 89. - P. 25-34.

85. Kourakis M.J., Martindale M.Q. Hox gene duplication and deployment in the annelid leech Helobdella // Evolution and Development. - 2001. V. 3. - N. 3. - P. 145-153.

86. Kourakis M.J., Master V.A., Lokhorst D.K., Nardelli-Haefliger D., Wedeen C.J., Martindale M.Q., Shankland M. Conserved anterior boundaries of Hox gene expression in the central nervous system of the leech Helobdella// Developmental biology. - 1997. - V. 190. - P. 284-300.

87. Kouzarides T. Chromatin modifications and their function // Cell. - 2007. - V. 128. - P. 693705.

88. Kulakova M., Bakalenko N., Novikova E., Cook C.E., Eliseeva E., Steinmetz P.R., Kostyuchenko R.P., Dondua A., Arendt D., Akam M., Andreeva T. Hox gene expression in larval development of the polychaetes Nereis virens and Platynereis dumerilii (Annelida, Lophotrochozoa) // Dev Genes Evol. - 2007. - V. 217. - P. 39-54.

89. Kulakova M.A., Cook C.E., Andreeva T.F. ParaHox gene expression in larval and postlarval development of the polychaete Nereis virens (Annelida, Lophotrochozoa) // BMC Dev Biol. - 2008. -V. 8.-P. 61.

90. Ladam F., Sagerstrom C.G. Hox regulation of transcription: More complex(es) // Dev Dyn. -2013. - [Epub ahead of print].

91. Leucht P., Kim J.B., Amasha R., James A.W., Girod S., Helms J.A. Embryonic origin and Hox status determine progenitor cell fate during adult bone regeneration // Development. - 2008. - V. 135. -P. 2845-54.

92. Maden M. Vitamin A and pattern formation in the regenerating limb // Nature. - 1982. - V. 295. - P. 672-5.

93. Maden M. The effect of vitamin A on the regenerating axolotl limb // J. Embryol. Exp. Morphol. - 1983. - V. 77. - P. 273-295.

94. Maden M. The homeotic transformation of tails into limbs in Rana temporaria by retinoids // Dev Biol. - 1993. - V. 159. - P. 379-91.

95. Mahdipour E., Charnock J.C., Mace K.A. Hoxa3 promotes the differentiation of hematopoietic progenitor cells into proangiogenic Gr-l+CDl lb+ myeloid cells // Blood. - 2011. - V. 117. - P. 81526.

96. Mahdipour E., Mace K.A. Hox transcription factor regulation of adult bone-marrow- derived cell behaviour during tissue repair and regeneration // Expert Opin. Biol. Ther. - 2011. - V. 11. - P. 1079-1090.

97. Margalit Y., Yarns S., Shapira E., Gruenbaum Y., Fainsod A. Isolation and characterization of target sequences of the chicken CdxA homeobox gene // Nuclcic Acids Res. - 1993. - V. 21. - P. 491522.

98. Martin P. Wound healing-aiming for perfect skin regeneration // Science. - 1997. - V. 276. - P. 75-81.

99. Matharu N.K., Dasari V., Mishra R.K. Homeotic gene regulation: a paradigm for epigenetic mechanisms underlying organismal development H Subcell Biochcm. - 2012. - V. 61. - P. 177-207.

100. Mattick J.S., Makunin I.V. Non-coding RNA // Hum Mol Genet. - 2006. - V. 15. - P. R17-29.

101. Mazo A., Hodgson J.W., Petruk S., Sedkov Y., Brock H.W. Transcriptional interference: an unexpected layer of complexity in gene regulation // J Cell Sci. - 2007. - V. 120. - P. 2755-61.

102. Meriaux C., Arafah K., Tasiemski A., Wisztorski M., Bruand J., Boidin-Wichlacz C., Desmons A., Debois D., Laprevote O., Brunelle A., Gaasterland T., Macagno E., Fournier I., Salzet M. Multiple changes in peptide and lipid expression associated with regeneration in the nervous system of the medicinal leech // PLoS One. - 2011. - V. 6. - el 8359.

103. Mito T., Inoue Y., Kimura S., Miyawaki K., Niwa N.. Shinmyo Y., Ohuchi H., Noji S. Involvement of hedgehog, wingless, and dpp in the initiation of proximodistal axis formation during the regeneration of insect legs, a verification of the modified boundary model // Mech Dev. - 2002. -V. 114.-P. 27-35.

104. McEwan, J., Lynch, J., Beck, C.W. Expression of key rctinoic acid modulating genes suggests active regulation during development and regeneration of the amphibian limb // Dev. Dyn. - 2011. - V. 240.-P. 1259-1270.

105. Mohanty-Hejmadi P., Dutta S. K., Mahapatra P. Limbs generated at site of tail amputation in marbled balloon frog after vitamin A treatment // Nature (London). - 1992. - V. 355. - P. 352-353.

106. Mohrmann L., Verrijzer C.P. Composition and functional specificity of SW12/SNF2 class chromatin remodeling complexes // Biochim Biophys Acta. - 2005. - V. 1681. - P. 59-73.

107. Monaghan JR, Maden M. Visualization of retinoic acid signaling in transgenic axolotls during limb development and regeneration // Dev Biol. - 2012. - V. 368. - P. 63-75.

108. Moran V.A., Perera R.J., Khalil A.M. Emerging functional and mechanistic paradigms of mammalian long non-coding RNAs //Nucleic Acids Res. - 2012. - V. 40. - P. 6391-400.

109. Morgan R., Whiting K. Differential expression of HOX genes upon activation of leukocyte sub-populations // Int J Hematol. - 2008. - V. 87. - P. 246-9.

110. Mullen L.M., Bryant S.V., Torok M.A., Blumberg B., Gardiner D.M. Nerve dependency of regeneration: the role of Distal-less and FGF signaling in amphibian limb regeneration // Development. - 1996. - V. 122. - P. 3487-97.

111. Müller M. C. M., Berenzen A., Westheide W. Experiments on anterior regeneration in Eurythoe complanata ("Polychaeta", Amphinomidae): reconfiguration of the nervous system and its function for regeneration // Zoomorphology. - 2003. - V. 122. - P. 95-103.

112. Müller J., Hart C.M., Francis N.J., Vargas M.L., Sengupta A., Wild B., Miller E.L., O'Connor M.B., Kingston R.E., Simon J.A. Histone methyltransferase activity of a Drosophila Polycomb group repressor complex // Cell. - 2002. - V. 111. - P. 197-208.

113. Niazi I.A., Saxena S. Abnormal hind limb regeneration in tadpoles of the toad, Bufo andersoni, exposed to excess vitamin // Folia Biol (Krakow). - 1978. - V. 26. - P. 3-8.

114. Nicholls J.G., Hernandez U.G. Growth and synapse formation by identified leech neurones in culture: a review // Q J Exp Physiol. - 1989. - V. 74. - P. 965-973.

115. Nicolas S., Papillon D., Perez Y., Caubit X., Le Parco Y. The spatial restrictions of 5'HoxC genes expression are maintained in adult newt spinal cord // Biol Cell. - 2003. - V. 95. - P. 589-94.

116. Niederreither K., Dolle P. Retinoic acid in development: towards an integrated view // Nat Rev Genet. - 2008. - V. 9. - P. 541-53.

117. Niwa N., Inoue Y., Nozawa A., Saito M., Misumi Y., Ohuchi H., Yoshioka H., Noji S. Correlation of diversity of leg morphology in Gtyllus bimaculatus (cricket) with divergence in dpp expression pattern during leg development// Development. - 2000. - V. 127. - P. 4373-4381.

118. Nogi T., Watanabe K. Position-specific and non-colinear expression of the planarian posterior (Abdominal-B-like) gene // Develop. Growth Differ. - 2001. - V. 43. - P. 117-184.

119. Noro B., Lelli K., Sun L., Mann R. S. Competition for cofactor-dependent DNA binding underlies Hox phenotypic suppression // Genes Dev. - 2011. - V. 25. - P. 2327-2332.

120. Novikova E., Bakalenko N., Kulakova M. Hox gene cluster in ontogenesis of Alitta (Nereis) virens and Platynereis dumerilii (Annelidae, Polychaete) // Symposium at the European Society for Evolutionary Biology (ESEB) meeting. - Tuebingen, Germany. - 2011.

121. Okada T.S. J. A brief history of regeneration research—For admiring Professor Niazi's discovery of the effect of vitamin A on regeneration // J. Biosci. - 1996. - V. 21. - P. 261-271.

122. Okada, Y. K. Regeneration and fragmentation in the syllidian polychaetes // Roux Arch. Entw. Mech. Organ. - 1929. - V. 5. - P. 542-600.

123. Okamura K., Balla S., Martin R., Liu N., Lai E.C. Two distinct mechanisms generate endogenous siRNAs from bidirectional transcription in Drosophila melanogaster // Nat Struct Mol Biol. -2008. - V. 15.-P. 581-90.

124. Olive P. J. W. Celluar aspects of regeneration hormone influence in Nereis diversicolor //J. Embryol. exp. Morph. - 1974. - V 32. - P. 11 -131.

125. Orii H., Kato K., Umesono Y., Sakurai T., Agata K., Watanabe K. The planarian Hom/Hox Homeobox genes (Plox) expressed along the anteroposterior axis // Developmental biology. - 1999. -V. 210.-P. 456-468.

126. Papp B., Muller J. Histone tri-methylation and the maintenance of transcriptional ON and OFF states by PcG and trxG proteins // Genes Dev. - 2006. - V. 20. - P. 2041-2054.

127. Paulus T., MUller M.C. Cell proliferation dynamics and morphological differentiation during regeneration in Dorvillea bermudensis (Polychaeta, Dorvilleidae) // J Morphol. - 2006. - V. 267. - P. 393-403.

128. Petersen C.P., Reddien P.W.. Smed-pcatenin-1 is required for anteroposterior blastema polarity in planarian regeneration // Science. - 2008. - V. 319. - P. 327-330.

129. Petruk S., Sedkov Y., Riley K.M., Hodgson J., Schweisguth F., Hirose S., Jaynes J.B., Brock H.W., Mazo A. Transcription of bxd noncoding RNAs promoted by trithorax represses Ubx in cis by transcriptional interference // Cell. - 2006. - V.127. - P. 1209-1221.

130. Petruk S., Sedkov Y., Smith S., Tillib S., Kraevski V., Nakamura T., Canaani E., Croce C.M., Mazo A. Trithorax and dCBP acting in a complex to maintain expression of a homeotic gene // Science. - 2001. - V. 294. - P. 1331-1334.

131. Pfannenstiel H.-D. The ventral nerve cord signals positional information during segment formation in an annelid ( Ophryotrocha puerilis, Polychaeta) // Roux's Arch Dev Biol. - 1984. - V. 194. - P. 32-36.

132. Pfeifer K., Dorresteijn A.W., Frobius A.C. Activation of Hox genes during caudal regeneration of the polychaete annelid Platynereis dumerilii // Dev Genes Evol. - 2012. - V. 222. - P. 165-79.

133. Ponting C.P., Oliver P.L., Reik W. Evolution and functions of long noncoding RNAs // Cell. -2009.-V. 136.-P. 629-41.

134. Rank G., Prestel M., Paro R. Transcription through intergenic chromosomal memory elements of the Drosophila Bithorax complex correlates with an epigenetic switch // Mol. Cell. Biol. - 2002. -V. 22. - P. 8026-8034.

135. Reddien P.W., Bermange A.L., Kicza A.M, Sanchez Alvarado A. BMP signaling regulates the dorsal planarian midline and is needed for asymmetric regeneration // Development. - 2007. - V. 134. -P.4043—4051.

136. Reddien P.W., Sanchez Alvarado A. Fundamentals of planarian regeneration // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. - 2004. - V. 20. - P. 725-757.

137. Ringrose L., Ehret H., Paro R. Distinct contributions of histone H3 lysine 9 and 27 methylation to locus-specific stability of polycomb complexes // Mol. Cell. - 2004. - V. 16. - P. 641-653.

138. Ringrose L., Paro R. Epigenetic regulation of cellular memory by the Polycomb and Trithorax group proteins // Annu. Rev. Genet. - 2004. - V. 38. - P. 413-443.

139. Ringrose L., Paro R. Polycomb/Trithorax response elements and epigenetic memory of cell identity// Development. - 2007. - V. 134. - P. 223-32.

140. Rink J.C., Gurley K.A., Elliott S.A., Sanchez Alvarado A. Planarian Hh signaling regulates regeneration polarity and links Hh pathway evolution to cilia // Science. - 2009. - V. 326. - P. 1406-10.

141. Rinn J.L., Kertesz M., Wang J.K., Squazzo S.L., Xu X., Brugmann S.A., Goodnough L.H., Helms J.A., Farnham P.J., Segal E., Chang H.Y. Functional demarcation of active and silent chromatin domains in human HOX loci by noncoding RNAs // Cell. - 2007. - V. 129. - P.1311-23.

142. Salo E., Baguna J. Regeneration in Planarians and Other Worms: New Findings, New Tools, and New Perspectives // J. Exp. Zool. - 2002. - V.292. - P.528-539.

143. Sanchez-Eisner T., Gou D., Kremmer E., Sauer F. Noncoding RNAs of trithorax response elements recruit Drosophila Ashl to Ultrabithorax // Science. - 2006. - V. 311. - P. 1118-23.

144. Savard P., Gates P.B., Brockes J.P. Position dependent expression of a homeobox gene transcript in relation to amphibian limb regeneration // EMBO J. - 1988. - V. 7. - P. 4275-82.

145. Sayles L. P. External features of regeneration in Clymenella torquata // J. exp. Zool. - 1932. -V. 62. - P. 237-58.

146. Scadding S. R., Maden M. Retinoic acid gradients during limb regeneration // Dev. Biol. -1994.- V. 162.-P. 608-617.

147. Schmitt S., Prestel M., Paro, R. Intergenic transcription through a polycomb group response element counteracts silencing // Genes Dev. - 2005. - V. 19. - P. 697-708.

148. Schuettengruber B., Chourrout D., Vervoort M., Leblanc B., Cavalli G. Genome regulation by polycomb and trithorax proteins // Cell. - 2007. - V. 128. - P. 735-45.

149. Sengupta, A. K., Kuhrs, A., Muller, J. General transcriptional silencing by a Polycomb response element in Drosophila// Development. - 2004. - V. 131. - P. 1959-1965.

150. Shah N., Sukumar S. The Hox genes and their roles in oncogenesis // Nat Rev Cancer. - 2010. -V. 10.-P. 361-71.

151. Shibata N., Umesono Y., Orii H., Sakurai T., Watanabe K., Agata K. Expression of vasa(vas)-related genes in germline cells and totipotent somatic stem cells of planarians // Dev Biol. - 1999. - V. 206. - P. 73-87.

152. Simon H.G., Tabin C.J. Analysis of Hox-4.5 and Hox-3.6 expression during newt limb regeneration: differential regulation of paralogous Hox genes suggest different roles for members of different Hox clusters // Development. - 1993. - V. 117. - P. 1397-407.

153. Slack J.M.W. Morphogenetic gradients-past and present // Trends Biol Sci. - 1987. - V. 12. - P. 200-204.

154. Smith E.R., Lee M.G., Winter B., Droz N.M., Eissenberg J.C., Shiekhattar R., Shilatifard A. Drosophila UTX is a histone H3 Lys27 demethylase that colocalizes with the elongating form of RNA polymerase II//Mol Cell Biol. -2008. - V. 28. - P. 1041-6.

155. Soshnikova N., Duboule D. Epigenetic Temporal Control of Mouse Hox Genes in vivo // Science. - 2009. - V. 324. - P. 1320-1323.

156. Subramanian V., Meyer B.I., Gruss P. Disruption of the murine homeobox gene Cdxl affects axial skeletal identities by altering the mesodermal expression domains of Hox genes // Cell. - 1995. -V. 83.-P. 641-53.

157. Suzuki H. R., Padanilam B. J., Vitale E., Ramire F., Solursh M. Repeating developmental expression of G-Hox 7, a novel homeobox-containing gene in the chicken // Dev. Biol. - 1991. - V. 148. - P. 375-388.

158. Tanaka Y., Katagiri Z., Kawahashi K., Kioussis D., Kitajima S. Trithorax-group protein ASH1 methylates histone H3 lysine 36 // Gene. - 2007. - V. 397. - P. 161-168.

159. Torok M. A., Gardiner D. M., Izpisua-Belmonte J. C., Bryant S. V. Sonic hedgehog (shh) expression in developing and regenerating axolotl limbs //J. Exp. Zool. - 1999. - V. 284. - P. 197-206.

160. Tschopp P., Duboule D. A genetic approach to the transcriptional regulation of Hox gene clusters // Annu Rev Genet. - 2011. - V. 45. - P. 145-66.

161. Tufarclli C., Stanley J.A., Garrick D., Sharpe J.A., Ayyub H., Wood W.G., Higgs D.R. Transcription of antisense RNA leading to gene silencing and methylation as a novel cause of human genetic disease // Nat Genet. - 2003. - V. 34. - P. 157-65.

162. Wang H., Wang L., Erdjument-Bromage H., Vidal M., Tempst P., Jones R.S., Zhang Y. Role of histone H2A ubiquitination in Polycomb silencing//Nature. - 2004. - V. 431. - P. 873-878.

163. Wang K.C., Yang Y.W., Liu B., Sanyal A., Corces-Zimmcrman R., Chen Y., Lajoie B.R., Protacio A., Flynn R.A., Gupta R.A., Wysocka J, Lei M., Dekker J., Helms J.A., Chang H.Y. A long noncoding RNA maintains active chromatin to coordinate homcotic gene expression // Nature. - 2011. - V.472.-P. 120-4.

/149 ) "

164. Yang M., Li Q.F., Zhang F. HOX genes in the skin // Chin Med J (Engl). - 2010. - V. 123. - P. 2607-12.

165. Yazawa S., Umesono Y., Hayashi T., Tarui H., Agata K. Planarian Hedgehog/Patched establishes anterior-posterior polarity by regulating Wnt signaling // Proc Natl Acad Sci USA.-2009. - V. 106. - P. 22329-34.

166. Yokoyama H. Initiation of limb regeneration: the critical steps for regenerative capacity// Dev Growth Differ. - 2008. - V. 50. - P. 13-22.

167. Yokoyama. H., Ogino. H., Stoick-Cooper. C. L., Grainger. R. M., Moon R. T. Wnt/beta-catenin signaling has an essential role in the initiation of limb regeneration. // Dev. Biol. - 2007. - V. 306.-P. 170-178.

168. Yonei-Tamura S„ Endo T., Yajima H., Ohuchi H., Ide H., Tamura K. FGF7 and FGF10 directly induce the apical ectodermal ridge in chick embryos // Dev Biol. - 1999. - V. 211. - P. 133-43.