Новое понимание молекулярной регуляции структуры и состава ресничек

Поверхность большинства типов клеток покрыта волосовидными ресничками, которые играют ключевую роль в подвижности клеток и жидкостей, восприятии окружающей среды и межклеточной коммуникации (сигнализации).

Новое исследование Университетского колледжа Дублина показывает, что клетки используют общий набор белков разными способами для построения ресничек с различной структурой и функциями.

Также показано, что этот общий набор белков играет различные роли в ограничении определённых «шлюзовых» компонентов у основания ресничек, которые контролируют молекулярный состав структуры.

Дефекты ресничек вызывают широкий спектр заболеваний развития (цилиопатий), затрагивающих почти все системы органов человека. Примеры включают поликистоз почек, нефронофтиз, пигментный ретинит, синдром Барде–Бидля, синдром Жубера и синдром Меккеля–Грубера.

Доцент Оливер Блак и доктор Ноэми Шайдель из Института Конуэй UCD и Школы биомолекулярных и биомедицинских наук UCD исследуют молекулярные пути, лежащие в основе биологии и заболеваний ресничек.

«В этом исследовании мы хотели узнать, как клетки используют свой общий аппарат внутрижгутикового транспорта (IFT) для построения ресничек с разной формой и функциями. Мы также хотели определить, взаимодействуют ли IFT и "шлюзовый" аппарат у основания ресничек каким-либо образом, учитывая, что оба регулируют формирование, состав и сигнальный выход ресничек», — сказал доцент Блак.

Система внутрижгутикового транспорта происходит вдоль микротрубочек ресничек («рельсов»), используя молекулярные моторы («двигатели») и по крайней мере два типа адаптерных комплексов для груза («вагонов»), известных как белковые комплексы IFT-A и IFT-B.

Доктор Ноэми Шайдель провела эксперименты в этом исследовании, используя модельный организм нематоду (круглого червя) C. elegans. Используя генетические и флуоресцентные методы визуализации, она смогла установить требования различных генов IFT-A для построения ресничек с различной структурой и функцией.

Доктор Шайдель также использовала те же «нокауты» генов и флуоресцентные версии «шлюзовых» компонентов, чтобы исследовать, контролируют ли гены IFT-A, как эти молекулы доставляются к основанию реснички.

«Наша новая работа показала, что комплексы IFT-A используются по-разному в разных типах клеток и что комплексы IFT участвуют в обеспечении того, чтобы "шлюзовые" молекулы были правильно ограничены своей зоной функционирования у основания ресничек.

Следующий шаг — перенести эту работу в человеческие клетки, чтобы увидеть, будут ли результаты похожи на то, что мы обнаружили у нематод», — сказал доктор Блак.

Он добавляет: «В конечном итоге мы хотим понять, как человеческие клетки регулируют формирование и состав ресничек, и открыть новые исследовательские пути для понимания цилиарных заболеваний и возможной терапии».