Регуляция ориентации и формы клеток для морфогенеза тканей

Исследователи из Университета Кумамото открыли новую систему контроля, регулирующую морфологию и ориентацию клеток, составляющих ткани животных.

Для правильного формирования тканей клетки должны иметь правильную форму и упорядоченное расположение. Это определяется клеточной полярностью, когда противоположные концы клетки (например, верх/низ или перед/зад) имеют разные свойства. Например, волоски на крыльях дрозофилы растут в определённом направлении, потому что они растут только из наружной части каждой клетки поверхности крыла. Это называется планарной клеточной полярностью (ПКП).

Нарушение формирования клеточной полярности ведёт к неправильному формированию тканей, что может вызвать развитие различных заболеваний. Кроме того, поддержание полярности необходимо для сохранения тканевого гомеостаза. Сбой этого механизма может привести к канцерогенезу и злокачественному раку.

Поскольку формирование клеточной полярности связано с изменением морфологии клетки, необходимо менять динамику цитоскелета — структуры, определяющей форму клетки. Известно, что изменения в динамике цитоскелета индуцируются внутриклеточными мессенджерами (сигнальными молекулами). Предполагалось, что цитоскелет не только получает сигнал при изменении кинетики, но и может создавать обратную связь через какую-то форму передачи сигнала. Однако механизм, связывающий динамику цитоскелета и сигнальные механизмы, оставался неясным.

Исследователи сосредоточились на том, что сигнальный путь Wnt5a контролирует передне-заднюю полярность (т.е. форму клетки при движении) клеток, полученных из рака шейки матки человека. Они обнаружили белок, ассоциированный с микротрубочками, Map7/7D1, который связывает путь Wnt5a и динамику микротрубочек, взаимодействуя с белком Dishevelled (Dsh, или Dvl у млекопитающих) — передатчиком в сигнальном пути Wnt5a.

Сигнальный путь Wnt5a уже известен как необходимый для формирования ПКП в эпителиальных клетках. Учёные исследовали функцию Map7/7D1 во время формирования ПКП на эпителиальных тканях крыла дрозофилы и яйцевода мыши. Они обнаружили, что белки-эквиваленты Map7/7D1 и Dvl у дрозофилы, Ens и Dsh, связываются друг с другом, и что Ens контролирует локализацию Dsh на дистальной стороне во время формирования ПКП.

Кроме того, Map7/7D1/Ens показали планарно-поляризованное распределение на стороне яичника/проксимальной стороне в эпителиальных клетках яйцевода мыши и куколочных крыльев дрозофилы соответственно. Поскольку поведение и свойства в клетках (такие как паттерны локализации и связывание с Dvl/Dsh) консервативны, исследователи предполагают, что функции Map7/7D1/Ens консервативны и унаследованы аналогичным образом у многих видов во время формирования ПКП. Они считают, что открыли новую систему контроля для регулирования морфологии и ориентации тканевых клеток.

Исследование было опубликовано онлайн в журнале EMBO Reports 7 июня 2018 года.