Узел инициации: не пролиферирующий сигнальный центр запускает развитие зуба
Несмотря на обширные исследования молекулярной регуляции раннего развития зубов, клеточные механизмы, управляющие морфогенезом до формирования эмалевого узла, оставались малоизученными. В недавнем исследовании, опубликованном с пометкой "spotlight" в Journal of Cell Biology, исследователи Лаура Ахтиайнен и Иса Уски из групп Марьи Микколы и Ирмы Теслефф (Институт биотехнологии, Хельсинкский университет) решили эту загадку.
- Развитие органов определяется эпителиально-мезенхимальными взаимодействиями тканей, которые опосредованы консервативным набором сигнальных путей. Во многих развивающихся органах сигнальные молекулы производятся группами специализированных клеток — сигнальными центрами, которые контролируют спецификацию судьбы клеток и их поведение в окружающей ткани.
- В зубах хорошо охарактеризованный сигнальный центр, называемый первичным эмалевым узлом, формируется на кончике зубной почки и необходим для дальнейшего морфогенеза. Однако существование более раннего эпителиального сигнального центра, предсказанное анализом паттернов экспрессии генов, оставалось недоказанным.
Ключевые результаты исследования:
- Обнаружение нового сигнального центра. Систематический анализ динамики клеточного цикла с использованием мышей-индикаторов клеточного цикла выявил появление в зубных зачатках непролиферирующего кластера эпителиальных клеток.
- Идентификация. Совместная локализация с множеством сигнальных молекул идентифицировала эти клетки как ранний сигнальный центр, который исследователи назвали узлом инициации (initiation knot).
- Функция. Видеосъёмка in vivo с помощью конфокальной флуоресцентной микроскопии показала, что клетки сигнального центра динамически реорганизуются, но не возвращаются в клеточный цикл и не вносят вклад в растущую зубную почку. Вместо этого узел инициации управляет инвагинацией эпителия, давая команду соседним клеткам пролиферировать.
Выводы:
- Ранний сигнальный центр (узел инициации) необходим для морфогенеза зубной почки и является важным детерминантом размера зуба.
- Исследование определило эктодисплазиновый путь как критический регулятор размера и функции узла инициации. Это проливает свет на механизмы, с помощью которых дефицит эктодисплазина вызывает агенезию зубов у людей.