Исследование показывает, как цитонемы распределяют белки Wnt в тканях позвоночных
Учёные совершили ключевой прорыв в понимании того, как клетки общаются друг с другом.
Международная команда исследователей, включая экспертов из Института живых систем Университета Эксетера, выяснила, как работают на молекулярном и клеточном уровнях сигнальные пути белков Wnt, которые управляют многими процессами развития клеток.
Белки Wnt продуцируются относительно небольшой группой клеток и управляют пролиферацией и дифференцировкой, а также движением и полярностью соседних клеток. Одна из их ключевых функций — формирование оси тела, что помогает определить, где в развивающейся ткани должны образоваться голова и хвост.
Предыдущие исследования под руководством профессора Штеффена Шолппа показали, что тонкие пальцевидные выросты — цитонемы — переносят белки Wnt от клеток-источников к клеткам-реципиентам. Однако молекулярный механизм, контролирующий эти цитонемы, оставался неизвестным.
В новом исследовании команда изучила роль ключевого компонента сигнального пути PCP — белка Vangl2 — в эмбрионах рыбки данио.
Доктор Люси Брант обнаружила, что белки Wnt активируют путь PCP в клетке-источнике, чтобы регулировать инициацию цитонем и распространение сигнала. Активация этого пути через Vangl2 индуцировала образование длинных и разветвлённых цитонем, которые усиливали дистанционную Wnt-сигнализацию в соседних клетках.
На основе этих данных исследователь доктор Кайл Уэджвуд и его команда разработали математическую модель, чтобы смоделировать этот эффект в развивающемся яйце данио. Модель предсказала, что формирование оси тела будет сильно изменено.
«И предсказание оказалось верным, — объяснила доктор Брант. — Мы обнаружили, что формирование более длинных цитонем у личинок данио привело к сильному уменьшению головы, а ткань переднего мозга и вовсе полностью отсутствовала».
Вместе с клеточными биологами из Национального университета Сингапура учёные показали, что описанный ими механизм работает и в других тканях, включая клетки рака человека.
Профессор Шолпп отметил: «Эти захватывающие результаты многодисциплинарного проекта дают качественный скачок в понимании того, как путь Wnt-сигнализации работает на молекулярном и клеточном уровне у живого позвоночного животного. Данные этого проекта помогут нам понять механизмы, контролирующие нормальную Wnt-сигнализацию. Мы полагаем, что результаты будут иметь фундаментальное значение для возможностей манипулирования Wnt-сигнализацией при патологических состояниях».