ИСТИНА

На данный момент, одним из наиболее изученных биологически активных веществ является серотонин (5-HT). Ранее, данный моноамин плотно ассоциировался с работой нервной системы, однако последние исследования показывают, что он имеет более широкий спектр функций. Часто серотонин выполняет роль сигнальной молекулы, которая может осуществлять своё воздействие через трансмембранные рецепторы. Он также способен проникать внутрь клеток через мембранные траспортеры и регулировать активность структурных и сигнальных молекул путём серотонилирования - пострансляционной модификации белков. Многие современные исследования указывают на то, что серотонин способен регулировать процессы протекающие в период раннего эмбрионального развития, до появления первых нейронов. Например, было показано, что высокий уровень внутриклеточного серотонина в бластомерах приводит к отклонению от классического паттерна спирального дробления, а после, к летальным нарушениям гаструляционных морфогенезов у пресноводного моллюска Lymnaea stagnalis. Однако, не смотря на детальные морфологические наблюдения, молекулярные механизмы, лежащие в основе влияния серотонина на эмбриональное развитие, до сих пор не были изучены, что и стало целью нашего исследования. Чтобы понять природу действия внутриклеточного серотонина на эмбриогенез, мы решили сравнить вызываемые им нарушения с аналогичными, вызываемыми изменениями в передачи сигнала внутри клеток. На стадии дробления эмбрионы большого прудовика инкубировали в 1-azakenpaullone для активации сигнального пути cWnt, U0126 для ингибирования пути MAPK и Brefeldin A для нарушения функции аппарата Гольджи. Уровень внутриклеточного 5-HT был повышен путём инкубации эмбрионов в предшественнике серотонина. Все фармакологические воздействия привели к морфологически схожим аномалиям – эмбрионы состояли из двух соединённых полусфер. Однако, эмбрионы демонстрировали различную внутреннюю архитектуру, а так же паттерны экспрессии транскрипционных факторов, используемых нами для разметки тела эмбриона (otx, soxb1, семейство nk) и формировании архиэнтера (foxa, brachyury). Изменения в активности сигнальных путей (cWnt, MAPK) привело к радиализации, в то время как повышенный уровень внутриклеточного 5-HT и нарушение функции Гольджи привели к формированию двухсловных гантелеобразных структур, без нарушения паттерна экспрессии. Иммуногистохимический анализ показал колокализацию антител к серотонину с аппаратом Гольджи. В свою очередь, инкубация эмбрионов в растворе с 5-HTP и Brefeldin A, в концентрациях не вызывающих нарушений развития по отдельности, привели к формированию двухсловных гантелеобразных структур. Сходства нарушений, вызываемых повышенным уровнем внутриклеточного 5-HT и Brefeldin A, указывает на общий механизм их действия, включающий координацию внутриклеточного транспорта и установление клеточной полярности. Данные механизмы участвуют в межклеточной коммуникации бластомеров на ранних этапах развития, необходимые для корректного прохождения эмбриогенеза. Наша экспериментальная модель уникальна тем, что позволяет исследовать внутриклеточное действие серотонина и оценивать его вклад в клеточные дифференцировки и установление межклеточных контактов в эмбрионе.