Эволюция стереоцилий слуховых клеток из микроворсинок кишечника?
Две независимые исследовательские группы, изучающие белки, организующие микроворсинки кишечника, предполагают, что эти структуры могли стать эволюционной основой для стереоцилий волосковых клеток внутреннего уха. Несмотря на функциональные различия, белковые комплексы, организующие микроворсинки и стереоцилии, имеют поразительное сходство. Обе работы опубликованы 25 января в Developmental Cell.
Сходство структур
- Кишечные микроворсинки — это пальцевидные выросты, выстилающие кишечник. Они увеличивают площадь поверхности для захвата питательных веществ и служат барьером против микробов.
- И микроворсинки, и стереоцилии имеют актиновый цитоскелет. Новые работы детально описывают белковый комплекс, связывающий эти выросты вместе, и его сходство с комплексом в стереоцилиях.
Эволюционная гипотеза
«Я думаю, что сенсорные системы слуха и зрения, скорее всего, добавились позже, ответвившись от более ранних структур в кишечнике, потому что базовые принципы белковых компонентов, формирующих эти структуры, очень похожи», — говорит Минцзе Чжан, структурный биолог из Гонконгского университета науки и технологий, старший автор одной из статей.
Мэтью Тыска, старший автор второй статьи, разделяет эту теорию: «Волосковые клетки, по-видимому, научились брать микроворсинки, увеличивать их и строить стереоцилии. То, что мы видим в кишечной системе, может быть primordial version механосенсорных клеток, которые находятся в ухе».
Неразгаданные вопросы и будущие исследования
- Тыска задается вопросом, имеют ли механосенсорные способности волосковых клеток происхождение в кишечнике. Исследование 2014 года в Nature Communications (DOI: 10.1038/ncomms9871) показало, что поток жидкости стимулирует рост микроворсинок в плацентарных клетках. Следующий шаг — проверить, есть ли аналогичная реакция в кишечнике.
- Для Чжана загадкой остается, почему единичная мутация может вызывать такое тяжелое заболевание, как синдром Ашера (потеря слуха и зрения), в то время как соответствующие мутации в микроворсинках кишечника менее серьезны. Возможно, кишечник, как более древняя структура, развил более надежные резервные системы.
- Работа Тыски показывает, как нарушение работы белка ANKS4B разрушает организацию микроворсинок, превращая их из рядов «телефонных столбов» в волокна «ковра с высоким ворсом». Эти результаты зеркально отражают то, что наблюдается в стереоцилиях при генетических дефектах, вызывающих синдром Ашера, что укрепляет идею консервативности структуры актиновых выростов в разных типах тканей.