Учёные обнаружили новую роль клеточного цикла в формировании ресничек

Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) открыли, что клетки могут использовать механизмы клеточного цикла для управления ростом волосоподобных выростов — ресничек (цилий). Это открытие меняет представление о давно изученном процессе.

Многожгутиковые клетки и их роль

Эти клетки, покрытые сотнями ресничек, жизненно важны для организма:

• В лёгких они очищают дыхательные пути от слизи.
• В репродуктивной системе помогают движению яйцеклеток.
• В мозге удаляют отходы с помощью спинномозговой жидкости.

Неожиданное открытие в лёгких

Используя метод single cell RNA sequencing, учёные проанализировали активность генов в отдельных многожгутиковых клетках лёгких на разных стадиях созревания. Они обнаружили паттерн, поразительно похожий на классический клеточный цикл, хотя клетки при этом не делились.

"В развивающихся многожгутиковых клетках мы увидели ту же последовательную экспрессию регуляторов клеточного цикла, например, циклинов и CDK, которую ожидали бы увидеть в стволовых клетках", — сказал Семил Чокси, первый автор статьи.

Нарушение правила, предотвращающего рак

В отличие от обычного деления, где образуется не более четырёх центриолей, этот альтернативный цикл (названный "циклом множественной ресничковости") производит сотни центриолей, необходимых для построения ресничек.

"Если что-то идёт не так в клеточном цикле, и вы создаёте слишком много центриолей, это может привести к раку. Каким-то образом это строгое правило, предотвращающее рак — не более четырёх центриолей на клетку — очень специфически нарушается в многожгутиковых клетках", — пояснил Чокси.

Ген-дирижёр нового цикла

Сравнивая два цикла, учёные обнаружили ключевое различие — ген E2F7. Его экспрессия была значительно выше в созревающих многожгутиковых клетках.

• Когда E2F7 "выключали" в модели животного, клетки не развивались правильно, что приводило к проблемам в мозге.
• Без E2F7 клетки начинали синтезировать новую ДНК (признак деления), а центриоли застревали в теле клетки.

Вывод: эволюция адаптировала старый механизм

"Эволюция явно адаптировала клеточный цикл для выполнения различных клеточных задач, далеко выходящих за рамки деления клеток", — сказал Джереми Рейтер, старший автор статьи, опубликованной в Nature 29 мая 2024 года.

Если клеточный цикл — это партитура, то E2F7 выступает в роли нового дирижёра, заставляя молекулярный "оркестр" исполнить новую мелодию — цикл образования множества ресничек.