Белок RhoA управляет формированием внутреннего уха у эмбрионов
Исследователи из Центра биологии развития RIKEN под руководством Раджа Ладера определили белки, которые управляют изменением формы клеток при погружении (инвагинации) зачатка внутреннего уха эмбриона. Понимание этого процесса может помочь в диагностике дефектов развития уха.
На ранних стадиях эмбрионального развития внутреннее ухо формируется из утолщения клеток на поверхности эмбриона — отической плакоды. Её погружение происходит в два этапа:
- Базальное расширение: клетки расширяются у своего основания, образуя небольшую впадину.
- Апикальное сужение: верхушки клеток сужаются, углубляя впадину.
Оба этапа зависят от сократительного белка миозина-II, который работает в тандеме с актином. На первом этапе миозин-II разрушает нити актина, а на втором — вызывает их сжатие.
Чтобы выяснить молекулярные сигналы, управляющие этими противоположными действиями миозина-II, учёные изучили развитие отической плакоды у эмбрионов цыплят. Они обнаружили, что белок RhoA (из семейства Ras), регулирующий актиновый цитоскелет, проявляет локализованную активность, которая способствует апикальному сужению.
Была раскрыта каскадная цепь сигнальных белков:
- Белок Celsr1 накапливается в апикальных клеточных контактах и определяет полярность клетки.
- Celsr1 привлекает белок ArhGEF11.
- ArhGEF11 активирует RhoA.
Таким образом, активность RhoA и, как следствие, сокращение актина ограничиваются апикальной поверхностью клеток.
Этот механизм скоординированной инвагинации эпителиального слоя часто встречается в эмбриональном развитии. Каскад, обнаруженный во внутреннем ухе, почти идентичен процессу при закрытии нервной трубки — предшественника центральной нервной системы. Нарушения этого процесса приводят к таким врождённым дефектам, как спина бифида.
"Если общий морфогенетический инструментарий используется для многих процессов формообразования эпителия, — говорит Ладер, — возможно, эти исследования можно адаптировать для разработки терапии дефектов нервной трубки, дефектов закрытия брюшной стенки и заживления ран".