Белок Anosmin1 контролирует диффузию фактора роста FGF10 при развитии органов чувств

Международная команда учёных из Национального университета Сингапура (NUS), Нью-Йоркского университета и Национальных институтов здоровья (NIH) обнаружила, что белок Anosmin1 регулирует диффузию фактора роста фибробластов 10 (FGF10) в процессе формирования органов чувств у моделей рыбок данио.

Синдром Каллмана — генетическое заболевание у людей, при котором у пациентов не наступает половое созревание и нарушено обоняние (аносмия). Мутации в гене Anos1 (кодирующем белок Anosmin1) могут вызывать это состояние. Известно, что эти мутации нарушают межклеточную коммуникацию, связанную с белком FGF10 — членом семейства секретируемых сигнальных белков, известных как факторы роста фибробластов (FGF). Это семейство, состоящее из 27 различных членов, критически важно для нормального развития позвоночных. Часто FGF диффундируют в другую часть ткани после производства, чтобы запустить различные программы молекулярного развития. Однако механизм регуляции диффузии FGF10 белком Anosmin1 оставался неясным.

Исследовательская группа, в которую вошли профессора Хольгер КНАУТ и Эли РОТЕНБЕРГ из Нью-Йоркского университета, профессор Мартин МАЙЕР-ШЕЛЛЕРСХАЙМ из NIH и профессор Торстен ВОЛАНД из NUS, обнаружила, что Anosmin1 регулирует и усиливает сигнальный механизм FGF10 во время формирования органов чувств у рыбок данио, облегчая его диффузию в развивающихся тканях. Основываясь на результатах, учёные выдвинули гипотезу, что мутации в гене Anos1 могут сокращать диапазон сигналинга FGF10, что, в свою очередь, приводит к аномальному развитию и синдрому Каллмана.

Команда использовала флуоресцентную корреляционную спектроскопию (FCS) — аналитический метод для измерения диффузии и взаимодействий меченых флуоресцентными метками молекул в эмбрионах данио. FCS позволяет количественно определить коэффициент диффузии молекул, отслеживая флуктуации их флуоресценции. Исследования FCS молекул FGF10 показали наличие двух разных типов FGF10: один диффундирует медленно, а другой — значительно быстрее. Медленно диффундирующий тип связан с внеклеточным матриксом (ECM), тогда как быстро диффундирующий тип свободно перемещается в эмбрионе. С помощью родственной техники — флуоресцентной кросс-корреляционной спектроскопии (FCCS) — команда показала, что Anosmin1 диффундирует вместе с FGF10. Это указывает на то, что Anosmin1 высвобождает FGF10 из ECM, тем самым увеличивая количество свободно диффундирующего FGF10. Через этот механизм Anosmin1 увеличивает диффузию и диапазон сигналинга FGF10 для нормального развития органов чувств.

Профессор Воланд отметил: «Эти открытия стали возможны благодаря тесному сотрудничеству биологов развития и биофизиков. Это наглядно демонстрирует, как методы, чувствительные к отдельным молекулам, могут дать новое понимание молекулярных механизмов в живых организмах».