Молчи или умри: как клеточная конкуренция модулирует морфогенные градиенты

Тканевое паттернирование — важный процесс как при формировании эмбриона, так и во взрослых тканях, обеспечивающий правильное расположение групп клеток для их нормального функционирования. Многие исследования пытались понять, как дефектные клетки (неправильно расположенные или сигнализирующие) удаляются из здоровых тканей, но ясного объяснения не было до сих пор.

В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, команда учёных из Университета Осаки изучила сигнализацию Wnt/β-катенина, которая является частью морфогенной системы (системы, помогающей контролировать организацию тканей у развивающихся эмбрионов различных видов, включая ланцетников, рыб, лягушек и млекопитающих). Используя модель рыбки данио-рерио, исследователи обнаружили, что аномальная сигнализация Wnt/β-катенина приводит к изменениям в уровнях экспрессии белков на мембране. Эти изменения служили индикаторами плохой приспособленности клеток и приводили к их гибели, что способствовало согласованному тканевому паттернированию во время формирования эмбриона.

«Мы обнаружили, что своего рода "система подавления шума морфогенного градиента" чувствует и устраняет нездоровые клетки, которые случайно образуются в процессе эмбриогенеза», — говорит Тору Ишитани, автор-корреспондент исследования. — «Наши данные позволяют предположить, что эта система необходима для построения здорового эмбриона с правильным тканевым паттернированием».

В исследовании клетки с аномальной сигнализацией Wnt/β-катенина также демонстрировали изменения в кадгериновых белках на клеточной мембране, что приводило к дисбалансу относительно кадгеринов соседних клеток. В этих же клетках активация сигнального пути TGF-β-Smad приводила к выработке активных форм кислорода с последующей гибелью клеток путём апоптоза.

«Наш анализ показал, что эта "система подавления шума морфогенного градиента" активируется только в клетках с резкими изменениями в сигнализации Wnt/β-катенина, то есть со значительным "шумом"», — говорит Юки Акиеда, ведущий автор исследования. — «Мы предполагаем, что эта система может помогать устранять клетки с серьёзными дефектами сигнализации, связанными с мутациями, вызывающими пороки развития или рак».

Ввиду важности обеспечения правильного тканевого паттернирования, результаты этого исследования могут помочь объяснить механизмы, вовлечённые в формирование рака и возникновение врождённых заболеваний. Кроме того, результаты могут быть полезны для разработки новых диагностических методов для этих болезней.