Исследовательская группа из университета Кумамото, Япония, открыла новый нейрогенетический механизм, ответственный за развитие мозга. Применяя собственную технологию распознавания следового количества белка в живых организмах, ученые нашли новый белок, названный Matrin 3. Дефицит этого белка приводит к нарушению дифференцировки стволовых клеток и неправильному формированию слоев мозга. Об этом исследователи рассказалив журнале Scientific Reports.
Во время эмбрионального периода стволовые клетки в недифференцированном состоянии могут делиться, в дальнейшем они дают начало разным типам клеток, таким как нейроны и клетки глии. Эта способность называется плюрипотентностью. Она регулируется комбинацией из множества активных генов и особенностями транскрипции. Однако, нам еще очень мало известно про молекулярные механизмы, контролирущие этот процесс.
Исследовательская группа университета Кумамото попыталась найти молекулу, которая определяет судьбу стволовых нервных клеток. Особенно их заинтересовали факторы транскрипции, регулирующие синтез РНК на основе ДНК.
Известно, что факторы транскрипции представляют из себя белки и регулируют синтез РНК путем сигналов «включения» или «выключения». Этот процесс реализуется с помощью фосфорилирования, в ходе которого изменяется действие белка за счет добавления молекулы фосфата. Однако, поскольку фосфорилирование происходит внутри организма (in vivo) и только внутри клеточного ядра в небольшом количестве, его трудно изучать.
К счастью, исследовательская группа ранее разработала собственную технологию для обнаружения следового количества белка. Используя ее, ученые обнаружили новый ядерный фосфорилирующий белок под названием «Matrin-3», который, по их мнению, и отвечает за судьбу стволовых клеток.
Когда недифференцированные нервные клетки, которые культивировались из мозга эмбриона мыши, получали фактор роста фибробластов (FGF2), экспрессия Matrin-3 значительно увеличивалась и улучшалось фосфорилирование.
Кроме того, эксперименты показали, что дефицит Matrin-3 заставляет нервные стволовые клетки удлиняться и дифференцироваться в нейроны, при этом дифференцировка слоев головного мозга нарушается.
Фосфорилированный Matrin-3 часто экспрессируется в кортикальной пластинке (CP), промежуточной зоне (IZ) и вентрикулярной зоне (VZ), содержащей наибольшее скопление стволовых клеток. Credit: Niimori-Kita, K. et al.
Исследователи обнаружили, что фосфорилирование серинового остатка в положении 208 аминокислотной последовательности Matrin-3 обеспечивало поддержание клеток в недифференцированном состоянии.
«Недавние исследования показали, что мутация гена Matrin-3 вызывает боковой амиотрофический склероз (БАС), — говорит помощник профессора Канако Ниимори-Кита (Kanako Niimori-Kita), который возглавлял исследование, — результаты нашей работы могут дать важные подсказки для выяснения механизма возникновения и развития данного заболевания».
Текст: Анастасия Тихомирова
Niimori-Kita, K., Tamamaki, N., Koizumi, D., & Niimori, D. (2018). Matrin-3 is essential for fibroblast growth factor 2-dependent maintenance of neural stem cells. Scientific Reports, 8(1).
doi:10.1038/s41598-018-31597-x