Исследование на дрозофилах раскрывает молекулярные детали контроля гибели клеток при ремоделировании эпителия

При росте и развитии сложных многоклеточных организмов их ткани подвергаются ремоделированию. Новые клетки должны замещать старые для поддержания баланса и функции ткани. Пример — замена личиночных эпидермальных клеток (LECs) гистобластами (предшественниками взрослых клеток) в эпителии брюшка дрозофилы во время метаморфоза.

В статье в PLOS Biology команда из Университета Осаки описала новые молекулярные детали координации удаления LECs.

Во время развития дрозофилы LECs медленно вступают в апоптоз. На поздней фазе они быстро элиминируются, полностью замещаясь гистобластами. Хотя важность процесса была известна, его конкретные механизмы оставались неясными. Исследователи заинтересовались, как на удаление LECs влияет эндоцитоз — процесс поглощения веществ клеткой.

«Наша недавняя работа показала, что сниженная активность эндоцитоза может стимулировать молекулярные события, ведущие к апоптозу LECs, — говорит ведущий автор Кевин Юсван. — Это усилило наш интерес к пути рецептора эпидермального фактора роста (EGFR), поскольку предыдущие данные указывали на его возможную регуляцию через эндоцитоз».

С помощью молекулярных и клеточных методов команда обнаружила, что ускоренный апоптоз LECs на поздней стадии развития включает смену режима: от изолированной гибели одиночных клеток к более кластеризованному апоптозу. Интересно, что генетическое нокдаун-снижение уровня экспрессии EGFR приводило к широкомасштабной элиминации LECs раньше в процессе развития, а сверхэкспрессия EGFR — к её уменьшению.

«Дальнейшая работа показала, что сниженная активность киназы, регулируемой внеклеточными сигналами (ERK) — нижестоящей молекулы в пути EGFR, — контролируется уменьшенной активностью эндоцитоза, — объясняет старший автор Дайки Умецу. — Также стало ясно, что активность ERK критически важна для переключения режима апоптоза».

В норме LECs, окружающие одну апоптотическую клетку, демонстрируют транзиторное повышение активности ERK, что блокирует кластеризованную гибель. Однако сниженная активность эндоцитоза предотвращает это повышение активности ERK, вызывая начало кластеризованного апоптоза LECs, что в итоге ускоряет скорость элиминации клеток.

«В области принято считать, что кластеризованный апоптоз создаёт неудобства для организма, — говорит Юсван. — Наши данные противоречат этой гипотезе, предполагая, что кластеризованный апоптоз необходим для правильного и эффективного роста ткани».

Исследование не только раскрывает молекулярные детали ремоделирования тканей у дрозофилы, но и имеет более широкие последствия для здоровья. Лучшее понимание регуляции апоптоза во время роста тканей поможет определить, как аномальная гибель клеток может приводить к врождённым дефектам в процессе развития.