Таинственная ресничка оказалась центром клеточной коммуникации
Почти все клетки млекопитающих имеют так называемую первичную ресничку — одиночный, похожий на обрубок вырост на внешней мембране клетки. В отличие от подвижных ресничек, она просто неподвижна.
Долгое время её считали бесполезным эволюционным артефактом. Однако исследования показали, что дефекты в развитии или функции первичных ресничек связаны с множеством заболеваний человека, включая поликистоз почек, скелетные мальформации, дефекты нервной трубки и ожирение. Учёные пришли к выводу, что первичная ресничка работает как антенна, помогая клетке реагировать на внешние химические сигналы и механические силы.
Исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета определили молекулярную причину редкого генетического заболевания человека — синдрома Барде-Бидля (BBS). У пациентов наблюдается ожирение, дегенерация сетчатки, кисты почек и полидактилия (лишние пальцы). Всё это связано с первичной ресничкой.
Учёные обнаружили, что генетические мутации, связанные с болезнью, влияют на белковый комплекс (BBSome), который транспортирует рецепторы и другие белки с мембраны клетки к поверхности первичной реснички.
"Это даёт очень логичное объяснение широкому спектру симптомов у пациентов с синдромом Барде-Бидля, — сказал Максенс Начури, PhD. — Первичную ресничку раньше считали просто аппендиксом клетки. Теперь мы обнаруживаем, что это на самом деле коммуникационный узел, где происходит множество сигнальных путей".
Исследование будет опубликовано 25 июня в журнале Cell и появится на его обложке.
- Ожирение у пациентов с BBS выраженное: к 6 месяцам они весят более чем в два раза больше своих сверстников.
- В мышиных моделях болезни животные весят в 2.5 раза больше своих собратьев по помёту.
"Мы смогли за три года перейти от полного непонимания причин болезни к уверенному знанию о функции поражённых молекул внутри клетки", — отметил Начури.
В новом исследовании Хуа Джин, PhD, показала, что BBSome работает, захватывая белки в основной плазматической мембране и "протаскивая" их через фосфолипиды к поверхности первичной реснички, подобно буксиру.
"До сих пор мы практически не знали молекул, выполняющих эту функцию, — сказал Начури. — Теперь первичная ресничка начинает выглядеть меньше как простая антенна, а больше как коммуникационный центр клетки".
Уникальность структуры реснички:
- Площадь её поверхности примерно в 1000 раз меньше, чем у плазматической мембраны.
- Концентрация белков внутри реснички примерно в 100 раз выше, чем в цитоплазме. Это повышает эффективность сигнальных взаимодействий.
Различные исследовательские группы определили первичную ресничку как место важных клеточных сигнальных путей, таких как hedgehog и путь передачи сигнала в сетчатке. Теперь Начури и его коллеги намерены исследовать её роль в ожирении человека.
"Похоже, что пути, используемые мозгом для определения жировых запасов, могут требовать наличия первичных ресничек. Мы очень рады начать работу в этой области", — заключил Начури.