Чистка для клеток лёгких

Молекула, открытая исследователями A*STAR, которая включает формирование похожих на щётки выростов на клетках, может объяснить, как развиваются клетки, выстилающие дыхательные пути лёгких. Этот фактор, обнаруженный у рыбок данио и головастиков, но присутствующий и у людей, может пролить свет на респираторные заболевания и предложить новую терапевтическую стратегию.

Некоторые клетки, выстилающие нашу трахею, покрыты тонкими выростами, называемыми ресничками, подобно крошечным щёткам. Ритмично двигаясь, реснички выметают слизь, которая улавливает загрязнители из вдыхаемого воздуха. В других частях тела они также создают силу, перемещая спинномозговую жидкость вокруг мозга и яйцеклетки по маточным трубам женщины.

Клетки, формирующие реснички, полагаются на белки, называемые факторами транскрипции, чтобы включить генетическую программу. Однако фактор, который побуждает клетки отращивать множество ресничек (а не одну, как жгутик сперматозоида), оставался неуловимым.

«Программа довольно сложная и запутанная — нам нужен способ объяснить, как регулируется программа транскрипции в этих клетках», — говорит Судипто Рой из Института молекулярной и клеточной биологии A*STAR, руководивший исследованием.

Его команда обнаружила, что фактор транскрипции под названием Gmnc необходим для образования многожгутиковых клеток у эмбрионов рыбок данио и лягушек. Когда учёные подавляли выработку Gmnc у этих модельных организмов, формировалось меньше или совсем не формировалось многожгутиковых клеток.

Более того, головастики Xenopus, генетически модифицированные для выработки большего, чем обычно, количества Gmnc, образовывали больше многожгутиковых клеток, что указывает на ключевую роль Gmnc в формировании ресничек.

Точные механизмы того, как Gmnc регулирует экспрессию генов, не изучены, поскольку сам Gmnc не содержит ДНК-связывающего домена и должен связываться с другими факторами транскрипции для регуляции генов. Однако, как говорит Рой, Gmnc, «похоже, играет консервативную роль от рыб и вплоть до человека».

Команда Роя сейчас исследует, связан ли дефект в гене, кодирующем Gmnc, с заболеванием под названием «сниженное образование множественных подвижных ресничек», при котором у пациентов образуется недостаточно многожгутиковых клеток для очистки дыхательных путей, и они теряют функцию лёгких. Он говорит, что обнаружение генетической причины этого заболевания позволит пациентам пройти генетическое консультирование.

Рой также оптимистично оценивает возможность использования Gmnc для лечения пациентов, которые потеряли реснички дыхательных путей из-за курения или воздействия сильно загрязнённого воздуха.

«Можно представить себе восстановление повреждённых дыхательных путей путём внедрения этого гена в другие типы клеток и превращения их в многожгутиковые клетки», — говорит он. — «Это захватывающая перспектива».