Раскрывая тайны раннего развития

Эмбрионы рыбок данио прозрачны и развиваются вне тела матери, что позволяет учёным детально наблюдать за ранним развитием. Исследовательская группа под руководством Лайлы Солницы-Крезель, профессора и заведующей кафедрой биологии развития в Медицинской школе Вашингтонского университета в Сент-Луисе, обнаруживает новые ключи к пониманию того, как возникают врождённые пороки у самых маленьких эмбрионов. Солница-Крезель объяснила недавнюю работу своей лаборатории, опубликованную в журнале Developmental Cell.

Что вы изучали?

Известно, что некоторые врождённые пороки развиваются очень рано, на эмбриональной стадии. Нас особенно интересовали белки, называемые гигантскими кадгеринами, которые отвечают за слипание клеток и формирование тканей. В последние годы учёные начали связывать эти молекулы с человеческими врождёнными пороками, такими как аномальное развитие мозга и сердца. Например, синдром Ван Мальдергема — неврологическое состояние, связанное с аномальными гигантскими кадгеринами. Некоторые дефекты сердечных клапанов также были связаны с проблемами в работе гигантских кадгеринов. Но мы не понимаем, как именно они участвуют в этих состояниях.

Что вы обнаружили?

Мы показали, что эти белки также вовлечены в процесс деления клеток, который необходим для жизни. Это было неожиданно. Дело не в том, что деление клеток полностью останавливается при дефектных или отсутствующих гигантских кадгеринах, а в том, что часть делений становится аномальной. Эмбрион продолжает развиваться, но, возможно, 10–20% делений клеток проходят неправильно. Мы подозреваем, что именно поэтому это могли не замечать ранее. Это не абсолютная блокировка деления. Но некоторые клетки, например, делятся на три части. Это ненормально — клетка должна делиться на две. Иначе генетический материал распределяется неправильно.

Мы также обнаружили, что в нормальных клетках структурные элементы, осуществляющие деление, постоянно обновляются с определённой скоростью, очень динамично. Но в мутантных эмбрионах данио, лишённых гигантских кадгеринов, аспиранты нашей лаборатории, включая Цзякуня Чэня и Джину Кастельвекки, показали, что обновление этих структурных элементов замедлено. Это может быть частью причины, по которой их деление клеток проходит аномально.

Почему это важно?

Помимо помощи в понимании происхождения некоторых врождённых пороков, мы с удивлением смогли связать наши открытия с современными методами лечения рака.

Благодаря сотрудничеству с Хелен Макнилл, профессором биологии развития, мы выяснили, что по крайней мере один из способов, которым гигантский кадгерин влияет на структурные элементы клеток, — это связывание с белком Aurora B. Этот белок необходим для деления клеток у разных видов — от плодовых мушек и рыбок данио до млекопитающих, включая людей. Поскольку опухолевые клетки делятся быстрее нормальных, препараты против Aurora B являются распространённым средством лечения рака. Наше исследование потенциально определяет дополнительные молекулы, на которые могут быть нацелены противораковые препараты.