Как образуются чувствительные волоски клеток

Клетки организма обнаруживают сигналы, управляющие их поведением, с помощью крошечных волосков на поверхности клетки, называемых ресничками (цилиями). Серьёзные заболевания и нарушения могут возникать, когда эти реснички работают неправильно. Новое исследование Калифорнийского университета в Дэвисе, опубликованное на этой неделе в журнале Nature Cell Biology, даёт новое представление о том, как эти реснички собираются.

"Это фундаментальное открытие, но с последствиями для понимания болезней", — сказал Джонатан Шоли, профессор молекулярной и клеточной биологии и старший автор исследования.

Понимание того, как собираются и функционируют реснички, может помочь учёным понять, как возникают такие состояния, как поликистозная болезнь почек и некоторые нарушения роста и развития.

Механизм сборки

Реснички построены из пучков микротрубочек, состоящих из белка тубулина. Команда Шоли обнаружила, как две субъединицы тубулина втягиваются на место белковым мотором из семейства кинезинов.

• Исследование проводилось на почвенной нематоде Caenorhabditis elegans, чьи реснички по сути идентичны человеческим.
• Учёные выявили два гена, мутации в которых приводили к потере кончиков ресничек у червей.
• Оба гена оказались кодирующими субъединицы тубулина, которые встраиваются в разные части микротрубочки: одна находится по всей её длине, а другая концентрируется на кончике.
• С помощью микроскопии, молекулярной биологии и компьютерного моделирования было установлено, что обе субъединицы перемещаются на нужные позиции с помощью моторных белков кинезин-2.

От движения к сигналингу

Ранее реснички рассматривались исключительно как органы движения — для перемещения клетки в жидкости или движения жидкости над её поверхностью.

Однако в конце 1990-х годов было обнаружено, что реснички также участвуют в обнаружении сигнальных молекул, контролирующих экспрессию генов и поведение клеток. Эта сигнализация жизненно важна для координации роста клеток и упорядоченного развития тканей, например, для установления лево-правой асимметрии у эмбрионов.

"Последние работы показывают, что реснички повсеместно задействованы в сигналинге", — отметил Шоли.

В более ранней работе лаборатория Шоли связала дефект в кинезинах, собирающих реснички, с синдромом Барде-Бидля, который вызывает слепоту, болезни почек и трудности в обучении.