Цилиопатии: Клеточные реснички посылают ложные сигналы

Примерно один из тысячи человек в мире страдает от цилиопатии. Симптомы включают нарушения зрения, потерю слуха, ожирение, болезни почек, умственную отсталость и многие другие, иногда серьезные, расстройства, которые могут возникать одновременно. Лечения пока не существует, и можно лишь бороться с сопутствующими проблемами, например, с помощью трансплантации почки. "Лишь около 20 лет назад мы обнаружили ключевую роль первичных ресничек в этой связи. Их дисфункция ответственна за различные наследственные нарушения, которые мы называем цилиопатиями", — объяснила профессор Хелен Мэй-Симера из Университета Иоганнеса Гутенберга в Майнце (JGU). Её команда обнаружила, что сигналы от дефектных ресничек могут усугублять состояние пациентов.

Дефектные первичные реснички вызывают спектр симптомов

Первичные реснички — это крошечные, похожие на реснички выступы на поверхности клеток. Почти каждая клетка человеческого тела имеет ресничку, но её дефекты не всегда приводят к серьезным проблемам во всех тканях. Однако из-за их повсеместного присутствия на всех типах клеток, связанный с ними дефицит может затрагивать многие органы и ткани, приводя к широкому спектру симптомов.

Синдром Барде-Бидля (BBS) поражает одного из 25 000 человек в мире и считается архетипичной цилиопатией из-за многообразных эффектов. "Пациенты демонстрируют почти все возможные связанные симптомы: потерю зрения, лишние пальцы на руках или ногах, ожирение, проблемы с почками и часто сопутствующие вторичные расстройства", — говорит Мэй-Симера. Из-за своей сложности BBS представляет ценную модель для фундаментальных исследований.

Реснички контролируют коммуникацию между клетками

"Раньше считалось, что первичные реснички — рудиментарные органеллы. Но теперь мы знаем, что эти структуры ответственны за многие клеточные процессы. Реснички регулируют межклеточную коммуникацию", — пояснила биохимик. Они действуют как антенны для клеток, принимая входящие сигналы.

Исследовательская группа Мэй-Симеры впервые продемонстрировала, что реснички у млекопитающих не только улавливают сигналы, но и передают биологически значимые сигналы другим клеткам. "В этой связи реснички регулируют высвобождение небольших, заполненных жидкостью мешочков, называемых внеклеточными везикулами. Они содержат биоактивные сигналы, которые улавливаются клетками-реципиентами, где контролируют последующие клеточные процессы".

Дефектные клетки посылают ложные сигналы

Команда доктора Хелен Мэй-Симеры продемонстрировала, что это происходит и в клетках почек млекопитающих. Кроме того, исследователи обнаружили, что поврежденные клетки выделяют почти в четыре раза больше мелких везикул, чем здоровые. Когда эти везикулы достигают клеток-реципиентов, они запускают механизмы, ведущие к усугублению дефектов. "Дисфункциональные реснички посылают неправильные сигналы, что приводит к ошибочным реакциям в клетках-реципиентах", — объяснила Мэй-Симера. Клетки почек особенно подходят для такого исследования, так как почечные расстройства — наиболее частый симптом при BBS и основная причина смертности в этой группе пациентов.

Успешное сотрудничество с другими командами

Эта ключевая функция внеклеточных везикул была выявлена в сотрудничестве с командой профессоры Евы-Марии Кремер-Альберс из Института биологии развития и нейробиологии JGU. Крошечные "почтовые посылки" — внеклеточные везикулы — содержат белки, РНК, а иногда даже ДНК. "Очевидно, что дефектные реснички все чаще отправляют более мелкие везикулы с другим содержимым", — добавила Кремер-Альберс.

"Мы даже обнаружили микроРНК, очень короткие сегменты РНК, участвующие в регуляции генов, в этих крошечных везикулярных пакетах", — добавил профессор Рене Кеттинг из Института молекулярной биологии (IMB), также участвовавший в проекте. Согласно текущей гипотезе, именно микроРНК регулирует правильную последовательность сигнальной цепи внутри клеток.