Машинерия клеточного деления оказалась строителем нейронов
Исследователи из отделения Института Людвига по исследованию рака в Сан-Диего (Калифорнийский университет в Сан-Диего) обнаружили совершенно новый механизм, лежащий в основе развития и структуры нервной системы во время эмбриогенеза.
Результаты, опубликованные 28 февраля 2019 года в журнале Developmental Cell, сосредоточены на динамическом связывании концов микротрубочек с кинетохорами, которые формируются на центромерах хромосом для управления разделением хромосом во время клеточного деления. Работа проводилась на Caenorhabditis elegans (нематода) как модельном организме.
Во время клеточного деления (митоза) центромерные области хромосом собирают крупные белковые машины — кинетохоры, чтобы соединить хромосомы с микротрубочками. Затем хромосомы используют эти микротрубочки для разделения к противоположным концам клетки. Физическое разделение хромосом с помощью микротрубочек гарантирует, что две новые клетки, образовавшиеся после деления, унаследуют полный геном.
В новой работе Аршад Десаи, профессор отделения клеточной и молекулярной медицины Школы медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего, и его коллеги сообщают, что эволюционно древняя машина связывания кинетохор с микротрубочками, называемая KMN-сетью, играет критическую роль в морфогенезе нейронов — биологическом процессе, который заставляет клетку или организм развивать свою форму.
«Это совершенно новое открытие, — сказал Десаи. — Мы обнаружили молекулярное сходство между движением хромосом в делящихся клетках и формированием нейрональных проекций. Оба процесса включают полимеры микротрубочек, которые динамически растут и укорачиваются».
По словам Десаи, эти результаты могут помочь прояснить патологическую основу некоторых неврологических состояний. Например, мутации в одном из компонентов KMN-сети были связаны с микроцефалией — состоянием, при котором мозг развивается неправильно, что приводит к уменьшенному размеру головы и многочисленным проблемам со здоровьем и когнитивными функциями.
«Наша работа предполагает потенциальное объяснение того, почему это происходит», — сказал Десаи.
В параллельной работе исследователи из Гарвардской медицинской школы сообщают о схожих результатах, работая в основном с моделью плодовой мушки (Drosophila).