Что делает нейрон нейроном? Исследование находит ключи в РНК-связывающих белках клеток мозга
Учёным до сих пор неясно, почему почти у каждого РНК-связывающего белка есть «брат» — или «паралог». Хотя такие белки-«братья» имеют общее происхождение и схожи во многих отношениях, предполагается, что они выполняют в клетке разные функции.
Изучая два таких РНК-связывающих белка-«брата» — PTBP1 и PTBP2, важных для нервной системы, исследователи обнаружили, что эти белки выполняют как избыточные, так и уникальные функции в развивающемся мозге, когда нейральные стволовые клетки превращаются в нейроны — клетки, которые обрабатывают и передают информацию с помощью электрических и химических сигналов.
«PTBP1 экспрессируется в нейральных стволовых клетках, а PTBP2 — в дифференцирующихся нейронах, — пояснил руководитель исследования Сика Чжэн. — Их экспрессия почти взаимоисключающая. Во время развития мозга клетки переключают экспрессию с PTBP1 на PTBP2. Это способствует процессу нейрональной дифференцировки и может дать нам ключи к пониманию того, что делает нейрон нейроном».
Результаты исследования опубликованы 6 декабря в журнале Cell Reports.
Работа, проведённая на нескольких моделях мышей, имеет значение для тонкой настройки терапевтических стратегий с использованием стволовых клеток при неврологических расстройствах, таких как инсульт, БАС и болезнь Паркинсона.
Чжэн пояснил, что у человека дифференцировка стволовой клетки в нейрон обычно занимает месяцы.
«Понимание на молекулярном уровне того, как работают эти белки и как нейроны приобретают свои строительные блоки, может помочь нам ускорить процесс дифференцировки и сделать его более эффективным», — сказал он.
Учёный предложил аналогию: PTBP1 и PTBP2 можно представить как братьев, которые оба родились музыкантами, с той разницей, что PTBP1 — виртуоз классической музыки, а PTBP2 — современной.
«Можно представить, что оба любят музыку и иногда исполняют произведение одинаково, — сказал Чжэн. — Но в других случаях они интерпретируют и играют музыку по-разному, например, в разных стилях и на разных инструментах, придавая одному и тому же нотному тексту разное значение и эмоции. В этой аналогии нотные партитуры — это примитивные генетические сообщения, или незрелая РНК в клетке».
Незрелая РНК — это необработанная молекула РНК, «скопированная» с матрицы ДНК в ядре клетки. Незрелая РНК подвергается обширной модификации с помощью РНК-связывающих белков для получения зрелого РНК-сообщения. В зависимости от того, как проводится модификация, одна и та же незрелая РНК может быть обработана по-разному, создавая варианты конечного продукта РНК. Совокупность всей зрелой РНК в клетке определяет её идентичность.
«Продолжая аналогию, исполнение — это конечный продукт, или зрелая РНК, — продолжил Чжэн. — Нейральные стволовые клетки и нейроны имеют несколько разные наборы РНК благодаря активности PTBP1 и PTBP2».