Механическое сжатие как новый механизм латерального ингибирования в клетках рыбок данио
В развитии животных часто одна клетка в группе подавляет дифференцировку соседей — это латеральное ингибирование. Ранее был известен только один механизм такого ингибирования — сигнальный путь Notch-Delta. Постдок Пэн Ся и профессор Карл-Филипп Хайзенберг из Института науки и технологий Австрии (IST Austria) описали в журнале Cell новый механизм латерального ингибирования у рыбок данио.
Побеждает самая быстрорастущая клетка
В фолликулах яичников данио гранулёзные клетки, окружающие ооцит, конкурируют механически. Одна клетка начинает расти быстрее и механически сжимает соседей, подавляя их рост. Она становится единственной клеткой-предшественницей микропиле (MPC), которая позже играет ключевую роль в оплодотворении яйцеклетки.
Сжатие соседей подавляет сигнальный путь TAZ
MPC значительно крупнее других гранулёзных клеток. Эксперименты показали, что путь Notch-Delta не участвует в её определении. Исследователи обнаружили, что MPC активно сжимает соседние клетки.
- В присутствии MPC сигнальный путь YAP/TAZ, реагирующий на механические стимулы, активен в MPC, но менее активен в окружающих клетках.
- При удалении MPC белок TAZ снова активировался в соседних клетках, и они начинали конкурировать. Одна клетка быстро росла и становилась новой MPC, воспроизводя естественный процесс.
Вывод: В развитии MPC латеральное ингибирование опосредовано не Notch-путём, а механическими сигналами, контролирующими активность белка TAZ.
Механизм роста и функция MPC
Быстрый рост MPC обусловлен петлёй положительной обратной связи:
- Активация TAZ в MPC запускает рост клетки и отложение внеклеточного матрикса вокруг неё.
- Матрикс через интегриновые рецепторы адгезии дополнительно усиливает активность TAZ внутри MPC.
- Это приводит к гиперактивации TAZ и быстрому росту.
Крупный размер MPC критически важен для её функции: она формирует туннель (микропиле) в оболочке яйцеклетки, через который сперматозоид достигает ооцита для оплодотворения.
- У рыб с мутацией в TAZ MPC развивается неправильно.
- В яйцеклетках либо нет туннеля, либо он странной формы, и сперматозоиды не могут проникнуть внутрь.
- Это объясняет, почему данная линия рыб бесплодна.