Белок Dpp находится в клеточном поле в различных концентрациях. Ячейки, расположенные в середине будущего крыла, производят Dpp. Белок распространяется на остальные клетки ткани, становясь при этом менее концентрированным. С математической точки зрения это явление называется градиентом концентрации.
Клетка активирует разные гены в зависимости от того, где она расположена в градиенте. Каждая клетка развивается в соответствии с активированными в ней генами, и вены развиваются при достижении определенных пороговых значений.
Следовательно, градиент определяет расстояние между жилками крыла плодовой мушки.Ячейки, расположенные дальше всего от источника Dpp, производят Pentagone. Без этого белка в клеточной сети не было бы градиента концентрации, и Dpp застрял бы в точке его производства.
Если ген Пентагона выключен у плодовых мушек, крылья насекомых меньше и внешняя жилка отсутствует. «Pentagone заставляет Dpp продолжать распространяться, — объясняет Пироволакис, — таким образом расширяя диапазон распределения белка».В своем исследовании биологи Фрайбурга выяснили молекулярные механизмы, лежащие в основе этих процессов. Dpp связывается с рецепторами, расположенными на поверхности клетки будущего крыла, и инициирует сигнальный каскад в клетке.
Сигнальный каскад активирует разные гены в зависимости от того, сколько рецепторов связано с Dpp. Пентагон связывается с определенной частью рецепторов, так называемыми корецепторами. Они действуют как щупальца, «захватывая» белки и передавая их рецептору.
Пентагон заставляет корецепторы выталкиваться в клетку и разрушаться. Это уменьшает количество корецепторов, которые могут связываться и передавать Dpp в клетке, в результате чего рецепторы становятся менее активными. Градиент концентрации Pentagone противоположен градиенту Dpp.
Чем ближе ячейка расположена к точке производства пентагона, тем меньше Dpp она может связать. Количество Pentagone регулируется, чтобы соответствовать количеству Dpp. «Когда крыло растет, градиент Dpp также увеличивается», — говорит Пироволакис. «Pentagone регулирует градиент так же, как термостат регулирует температуру».
