Как клетки общаются

В ходе эмбрионального развития позвоночных сигнальные молекулы сообщают каждой клетке, в каком положении она находится. Это позволяет клетке развить свою особую структуру и функцию. Впервые исследователи из Карлсруэского технологического института (KIT) показали, что эти сигнальные молекулы передаются пучками через длинные нитевидные клеточные выросты. Исследования на рыбках данио, проведенные в Европейском центре ресурсов данио (EZRC) KIT, показали, как транспорт сигнальных молекул влияет на свойства сигнализации. Результаты представлены в журнале Nature Communications.

Во время эмбрионального развития позвоночных клетка получает информацию о своём положении в ткани через сигнальные молекулы — морфогены. Их концентрация варьируется в ткани, и разные концентрации активируют разные гены в клетке-мишени.

Клетки развивающейся центральной нервной системы получают позиционную информацию от молекул семейства белков Wnt. Концентрация Wnt определяет, дифференцируется ли клетка в клетку переднего или заднего мозга. «Распределение этих сигнальных молекул должно контролироваться с высокой точностью, — объясняет доктор Штеффен Шолпп, руководитель исследовательской группы Института токсикологии и генетики (ITG) KIT. — Малейшие изменения концентрации или направления транспорта могут вызвать серьёзные нарушения, такие как массивные пороки развития или образование рака».

Рабочая группа доктора Штеффена Шолппа впервые показала, что белки Wnt передаются специфически через длинные клеточные выросты — филоподии. Учёные сообщают, что сигнальные факторы загружаются только на кончики филоподий. Это позволяет сигнализации начаться немедленно при контакте. Сигнальные факторы связываются с соответствующими рецепторами клетки-мишени и запускают правильный клеточный ответ. «Теперь клетка-источник может точно решать, какая клетка-мишень получит, сколько и когда сигнального белка», — поясняет Шолпп.

Исследователи KIT изучали рыбок данио и линии человеческих клеток. Им удалось воспроизвести или уменьшить количество филоподий и проанализировать вызванные этим изменения в сигнальных свойствах морфогенов Wnt.