Даже у плодовой мушки дрозофилы, не говоря уж про нас с вами, мозг подразделен на множество функциональных участков, в которых находятся различные виды нейронов и глиальных клеток. Они обособляются во время эмбриогенеза, а специальные белки формируют своего рода «загоны» для нейронов и глиальных клеток, которые не дают им мигрировать в другие части развивающегося мозга, чтобы сохранить функциональную специализацию отдельных доменов. Но за счет чего обеспечивается такая специализация? Этому посвящена статья из iScience.
Клетки в любой ткани, в том числе и нервной, не живут поодиночке, а взаимодействуют друг с другом с помощью белков межклеточной адгезии. В норме клетки, которые по каким-то причинам потеряли контакт со своими соседями, погибают. Кроме того, клетки постоянно обмениваются со своими соседями сигнальными молекулами, а межфазное натяжение не дает перемешаться клеткам из двух разных популяций.
У дрозофилы зрительный центр формируется из двух четко ограниченных ганглиев: внешнего и внутреннего центров пролиферации. Группа японских ученых решила разобраться, какие механизмы обеспечивают столь резкую границу между двумя ганглиями зрительного центра дрозофилы.
Оказалось, что ведущая роль в разделении на два ганглия зрительного центра принадлежит белку нетрину, с которым взаимодействуют два белка-рецептора: Fra и Unc5. Выключение хотя бы одного из этих белков приводило к тому, что нейроны внешнего и внутреннего центров пролиферации перемешивались друг с другом. Границы ганглиев также нарушались при «отключении» белка Slit и его рецептора Robo.Slit экспрессируется (производится) глиальными клетками, а нетрин – нейронами.
Ученые также создали математическую модель, объясняющую, как эти два белка обеспечивают целостность ганлиев. Оказалось, что в низкой концентрации нетрин привлекает глиальные клетки, а в высокой, напротив, отталкивает их. Белок Slit глиальных клеток всегда отталкивает от них нейроны.
Таким образом, тонкая настройка механизмов притяжения и отталкивания нейронов и глиальных клеток лежит в основе разделения мозга на разные функциональные области. Стоит отметить, что четкое подразделение мозга может служить защитным приспособлением, которое не дает опухолевым клеткам, возникшим в одном участке, захватить весь мозг.
Гомологи нетрина и Slit имеются и у млекопитающих. Возможно, механизм подразделения нервной ткани очень древний и консервативен у всех животных от беспозвоночных до человека.
Текст: Елизавета Минина
Netrin Signaling Defines the Regional Border in the Drosophila Visual Center by Takumi Suzuki, Chuyan Liu, Satoru Kato, Kohei Nishimura, Hiroki Takechi, Tetsuo Yasugi, Rie Takayama, Satoko Hakeda-Suzuki, Takashi Suzuki and Makoto SatoiniScience. Published October 2018.
doi: 10.1016/j.isci.2018.09.021