Покоящиеся нейральные стволовые клетки мозга дрозофилы нуждаются в активном поддержании

Нейральные стволовые клетки отвечают за образование дифференцированных дочерних клеток в развивающемся мозге. Если новые клетки не нужны, стволовые клетки могут входить в фазу покоя — квисиценцию. Биологи из Университета Иоганна Гутенберга в Майнце обнаружили, что фазы квисиценции в центральной нервной системе плодовой мушки Drosophila контролируются сигнальным путем Hippo. Drosophila служит модельным организмом для расшифровки молекулярных основ клеточной биологии и механизмов, консервативных у человека и других позвоночных.

Работа группы доктора Кристиана Бергера показала, как поддерживается фаза покоя в нейральных стволовых клетках дрозофилы. Белковые взаимодействия между нишевыми глиальными клетками и стволовыми клетками активируют сигнальный путь Hippo в стволовых клетках, подавляя рост и деление. «Фазы покоя необходимо активно запускать и поддерживать», — пояснил Бергер. Сигнальный путь Hippo, высококонсервативный вплоть до человека, ранее был известен своей критической ролью в определении размера органов, но его влияние на нейральные стволовые клетки центральной нервной системы не демонстрировалось.

Эксперименты проводились на личинках дрозофилы. В начале жизни личинки нейральные стволовые клетки в её нервной системе естественным образом находятся в покое. Как только личинки начинают питаться, стволовые клетки активируются и начинают расти. Команда из Майнца обнаружила, что рост начинается раньше, если сигнальный путь Hippo деактивирован, то есть фаза покоя больше не может корректно поддерживаться.

Кроме того, команда Бергера идентифицировала два поверхностных белка на нейральных стволовых клетках и окружающих их нишевых глиальных клетках, ответственных за взаимодействие между этими клетками. Когда учёные удаляли эти поверхностные белки из нишевых глиальных клеток, стволовые клетки начинали расти и преждевременно формировать новые дочерние клетки. В физиологическом процессе развития этот эффект регулируется приёмом пищи. Когда личинки начинают есть, поверхностные белки Crumbs и Echinoid на нишевых глиальных клетках деактивируются примерно через десять часов, и стволовые клетки начинают расти.

Ключевым компонентом в этой длинной серии сигнальных последовательностей является эффекторный белок Yorkie — решающий фактор в конце сигнального пути Hippo, который определяет начало реактивации, роста и деления стволовых клеток.

«Наши результаты с Drosophila демонстрируют удивительное сходство в некоторых аспектах с тем, что мы знаем о регуляции фаз покоя у млекопитающих», — заявил первый автор статьи Рувен Динг. Чтобы усилить значимость своих результатов для млекопитающих, рабочая группа Бергера начала совместный проект с профессором Бенедиктом Бернингером. Их открытия могут оказаться важными для исследований рака мозга, поскольку известно, что компоненты сигнального пути Hippo, такие как нейрофибромин 2, участвуют в образовании опухолей мозга.