نظير العقدة

يُعدّ نظير نودال بروتينًا إفرازيًا يُشفّر في الإنسان بواسطة جين نودال ^{[ 5 ] [ 6 ]} الموجود على الكروموسوم 10q22.1 . ^{[ 7 ]} وهو ينتمي إلى عائلة عامل النمو المحوّل بيتا (TGF-β). ومثل العديد من أعضاء هذه العائلة، يُشارك في تمايز الخلايا في المراحل المبكرة من تكوين الجنين ، حيث يلعب دورًا محوريًا في نقل الإشارات من العقدة البدائية ، في الشريط البدائي الأمامي ، إلى الأديم المتوسط ​​الصفيحي الجانبي (LPM). ^{[ 8 ] [ 9 ]}

تُعدّ إشارات نودال مهمةً للغاية في المراحل المبكرة من النمو لتكوين الأديم المتوسط ​​والأديم الباطن ، ولتنظيم البنى المحورية اليمنى واليسرى لاحقًا. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن لنودال وظائف مهمة في تشكيل الأنماط العصبية، والحفاظ على الخلايا الجذعية ^{[ 7 ] [ 12 ]} ، والعديد من العمليات النمائية الأخرى، بما في ذلك تحديد اليد اليمنى أو اليسرى . ^{[ 11 ] [ 13 ]}

تُعدّ العقدة البدائية بمثابة المنظم الرئيسي أثناء إنتاج بروتين نودال، الذي يعمل كجزيء إشاري للتطور الجنيني المبكر وعملية التكوين الجنيني. بعد تكوّن العقدة البدائية، يحفز إفراز بروتين نودال هجرة الخلايا الموضعية. ^{[ 14 ]} تُمكّن الإشارات الثانوية، مثل DKK1، الهجرة من خلال تنظيم جزيئات الالتصاق الخلوي بالزيادة أو النقصان، مما يسمح بالحركة والارتباط بالخلايا المشابهة. ^{[ 15 ]}

أولًا، يتطور الأديم الباطن الحشوي الأمامي (AVE) في الجزء القحفي أو الأمامي، حيث تحفز الموجة الأولى من بروتين نودال هجرة الأديم الباطن الحشوي بالنسبة للعقدة البدائية. ويبدأ الأديم الباطن الحشوي الأمامي بإفراز عوامل مثبطة مثل ليفتي بعد فترة وجيزة من التعبير عن بروتين نودال، ويعمل على تثبيط نودال وتحديد نمط المحور الأمامي الخلفي. ^{[ 15 ]}

مع امتداد العقدة البدائية باتجاه الرأس، تبدأ خلايا الأديم الظاهر المعرضة لتركيزات عالية من بروتين نودال بالتحرك نحو الخط البدائي لتصبح الأديم الباطن، بينما تصبح خلايا الأديم الظاهر المعرضة لتركيزات متوسطة من نودال الأديم المتوسط، أما الخلايا التي لا يحفزها نودال فتصبح الأديم الظاهر. تؤدي هذه العملية إلى الانتقال من طبقة واحدة من الأديم الظاهر إلى ثلاث طبقات جرثومية من الخلايا السلفية لجميع أجهزة الجسم الأخرى في مرحلة البلوغ. يدفع العمل المتزامن للأهداب على سطح العقدة البدائية التركيزات المتزايدة إلى الجانب الأيسر من الجنين، مما يُنشئ تدرجًا في التركيز بين الجانبين الأيمن والأيسر، ويسبق ذلك تكوين الأعضاء غير المتناظر في مراحل النمو اللاحقة نتيجة لسلسلة من الإشارات الخلوية. يؤدي غياب بروتين نودال إلى فشل عملية التكوين الجنيني المبكر وعدم قدرة الجنين على البقاء. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

يستطيع بروتين نودال الارتباط بمستقبلات كيناز السيرين/ثريونين من النوع الأول والثاني ، حيث يعمل بروتين كريبتو-1 كمستقبل مساعد له. ^{[ 16 ]} يحفز إرسال الإشارات عبر SMAD 2/3، وما يتبعه من انتقال SMAD 4 إلى النواة، التعبير عن الجينات المشاركة في التكاثر والتمايز. ^{[ 7 ]} كما يُفعّل نودال تعبيره الذاتي عبر حلقة تغذية راجعة إيجابية. ^{[ 12 ] [ 16 ]} ويخضع نودال لتنظيم دقيق بواسطة مثبطات مثل ليفتي أ، وليفتي ب، وسيربيروس، وتوموريغولين-1، والتي قد تتداخل مع ارتباط نودال بالمستقبل. ^{[ 9 ] [ 12 ]}

يُعدّ نودال سيتوكينًا واسع الانتشار . ^{[ 17 ]} ولا يقتصر وجود نودال على الفقاريات ، بل يُعرف أيضًا بحفظه في ثانويات الفم الأخرى ( مثل الحبليات الرأسية ، والأسيديات، وشوكيات الجلد ) وأوليات الفم مثل القواقع، ولكن لا تمتلك الدودة الأسطوانية C. elegans (وهي أيضًا من أوليات الفم) ولا ذبابة الفاكهة Drosophila (وهي من المفصليات) نسخة من نودال. ^{[ 18 ] [ 19 ]} وعلى الرغم من أن الفأر والإنسان يمتلكان جين نودال واحدًا فقط ، فإن سمكة الزيبرا تحتوي على ثلاثة نظائر لنودال : squint و cyclops و southpaw، بينما يحتوي الضفدع على خمسة نظائر (xnr1 و2 و3 و5 و6). وعلى الرغم من التشابه الكبير بين نظائر نودال في سمكة الزيبرا، إلا أنها تخصصت لأداء أدوار مختلفة. على سبيل المثال، يُعدّ كلٌّ من Squint وCyclops مهمين لتكوين الأديم المتوسط ​​الباطني، بينما يلعب Southpaw دورًا رئيسيًا في التشكّل غير المتناظر للقلب وعدم التناظر بين جانبي الأحشاء. ^{[ 20 ]} ومن الأمثلة الأخرى على تنوّع البروتينات حالة الضفدع، حيث ينظم Xnr1 وXnr2 الحركات في مرحلة التكوين الجنيني المبكر، على عكس Xnr5 وXnr6 اللذين يشاركان في تحفيز الأديم المتوسط. ^{[ 21 ]} وفي الفأر، ثبت تورط Nodal في عدم التناظر بين جانبي الجسم، والنمط العصبي، وتحفيز الأديم المتوسط ​​(انظر إشارات Nodal ).

تنظم إشارات نودال تكوين الأديم المتوسط ​​بطريقة خاصة بكل نوع. ففي الضفدع الأفريقي (Xenopus )، يتحكم جين Xnr في تكوين الأديم المتوسط ​​الظهري البطني على طول المنطقة الهامشية. وفي سمكة الزيبرا ، يُعد كل من جينَي Squint وCyclops مسؤولين عن تكوين الأديم المتوسط ​​الحيواني النباتي . أما في الدجاج والفأر ، فيُعزز كل من جين Vg1 وجين نودال على التوالي تكوين الخط البدائي في الأديم الظاهر. ^{[ 12 ]} وفي نمو الكتاكيت، يُعبر عن جين نودال في منجل كولر . ^{[ 22 ]} وقد أظهرت الدراسات أن تعطيل جين نودال في الفئران يؤدي إلى غياب الخط البدائي وفشل تكوين الأديم المتوسط ، مما يؤدي إلى توقف النمو مباشرة بعد مرحلة التكوين الجنيني المبكر . ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}

بالمقارنة مع تحديد الأديم المتوسط ، يتطلب تحديد الأديم الباطن تعبيرًا أعلى عن بروتين نودال. هنا، يحفز نودال بروتينات الخلط المتجانسة، التي يمكنها التفاعل مع بروتينات SMAD لزيادة تنظيم الجينات الخاصة بالأديم الباطن وكبح الجينات الخاصة بالأديم المتوسط . ^{[ 12 ]}

يُحدد عدم التناظر بين الجانبين الأيمن والأيسر للأعضاء الحشوية في الفقاريات أيضًا من خلال إشارات نودال . فبينما يُعبر عن نودال بشكل متناظر في البداية في الجنين ، فإنه بعد التكوين الجنيني المبكر ، يقتصر التعبير عنه بشكل غير متناظر على الجانب الأيسر من الكائن الحي. ^{[ 7 ] [ 12 ]} وهو محفوظ بدرجة عالية بين ثانويات الفم. ^{[ 26 ] [ 27 ]} وقد تم العثور على نظير لنودال في القواقع ، وثبت أنه يشارك أيضًا في عدم التناظر بين الجانبين الأيمن والأيسر في عام 2008. ^{[ 27 ]}

لتمكين نمو الأنسجة العصبية الأمامية، يجب كبح إشارات نودال بعد تحفيز الأديم المتوسط ​​الباطني وعدم التناظر الجانبي الأيمن. ^{[ 12 ] [ 16 ]}

تشير الأبحاث الحديثة على الخلايا الجذعية الجنينية للفئران والبشر (hESCs) إلى أن بروتين نودال (Nodal) يبدو أنه يساهم في الحفاظ على قدرة الخلايا الجذعية على التجدد الذاتي والتعددية الخلوية . ^{[ 7 ] [ 12 ] [ 28 ] [ 29 ]} وبالتالي، فإن الإفراط في التعبير عن بروتين نودال في الخلايا الجذعية الجنينية البشرية يؤدي إلى تثبيط تمايز الخلايا. ^{[ 12 ]} وعلى النقيض من ذلك، فإن تثبيط إشارات نودال وأكتيفين (Activin) يمكّن تمايز الخلايا الجذعية الجنينية البشرية. ^{[ 7 ]}

• nodal+protein في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب
• الحلزونات لها عقد!