Расшифровка основного механизма развития мозга

Исследователи создали первые примитивные структуры, похожие на мозг, из человеческих стволовых клеток. Для формирования их сложной морфологии клетки в пролиферирующем нейроэктодермальном слое были преобразованы в так называемые предшественники радиальной глии (RGP), которые затем формируют базовый план строения конечного мозга. Мигрирующие и реплицирующиеся RGP пронизывают толщу теленцефалона в нормально развивающемся мозге, создавая каркас для последующей миграции других клеток.

Новое исследование в журнале Cell описывает, как деление RGP строго контролируется положением ядра, которое перемещается между полюсами удлинённой клетки. Авторы развивают более ранние работы, детализируя точные цитоскелетные механизмы, которые обеспечивают эти перемещения в определённых направлениях. Они выяснили, как моторные белки, в частности динеин, связываются с комплексами ядерных пор. После этого связывания инициируется миграция в апикальном направлении (к желудочку), за которой следует вступление в митоз.

Комплексы ядерных пор — одни из самых долгоживущих белковых структур в клетке. В новом исследовании с помощью техники РНК-интерференции (RNAi), а именно более стабильной shRNA (короткой шпилечной РНК), учёные идентифицировали ряд белков, которые ингибируют рекрутирование динеина к комплексу пор. Ингибиторы вводили in utero крысам на 16-й эмбриональный день, а эффекты изучали на срезах живой ткани на 20-й день.

Было обнаружено, что интерферирующие РНК останавливали клетки в фазе G2 клеточного цикла. Этот эффект можно было устранить, восполнив и направив дополнительные белки динеина к ядерной поре. Модифицированный динеин значительно увеличивал количество клеток RGP на поверхности желудочка. Авторы предполагают, что количество динеина, рекрутированного к области ядерной оболочки, было достаточным, чтобы преодолеть противоположные силы, создаваемые кинезином-3, который отвечает за базальную миграцию ядра в фазе G1.

Учёные также наблюдали, что центросомы оставались на поверхности желудочка в периоды миграции ядра к базальному пиальному слою (мягкой мозговой оболочке). Тот факт, что моторный комплекс связан с ядром в клетках RGP, представляет собой необычный механизм. Почему эволюционировал этот механизм тесно связанных миграции и вступления в митоз, пока неизвестно, но авторы предполагают, что эктопические клеточные деления могут нарушать правильный нейрогенез.

Миграция ядра к поверхности желудочка обеспечивает прямой доступ к центросомам, которые собирают митотическое веретено, а также к дополнительным сигналам, определяющим судьбу клетки. Точная ориентация этого веретена является важным регулятором клеточной судьбы и последующей миграции нейронального и глиального потомства. Дальнейшее изучение этой системы может дать дополнительные ключи к пониманию механизмов, определяющих размер и специфическую геометрию коры.