Группа исследователей из США, Италии, Франции и Великобритании на днях опубликовала в журнале Cerebral Cortex результаты детального исследования того, как переключается программа образования новых клеток между нейронами и астроцитами. Оказалось, что главную роль в определении судьбы стволовой клетки (станет ли она родоначальником нейронов, астроцитов или так и останется стволовой) играет белок Foxg1, причем механизм его действия одинаков у мыши и человека.
Зеленым показаны нейрональные стволовые клетки, а красным – зрелые астроциты, звездчатые глиальные клетки нервной системы. Credit: Cerebral Cortex Development Lab, SISSA
В ходе развития головного мозга и астроциты, и нейроны происходят из одной и той же группы стволовых клеток-предшественников коры мозга. Как определяется судьба стволовой клетки – станет ли она нейроном, астроцитом или останется после деления стволовой клеткой?
Согласно недавнему исследованию, один из ключевых белков, определяющих судьбу стволовой клетки – это белок Foxg1. Высокий уровень его экспрессии блокирует превращение стволовой клетки в астроцит, однако способствует самообновлению популяции стволовых клеток и образованию нейронов. Разумеется, Foxg1 не действует в одиночку: он управляет уровнем синтеза в клетке определенных транскрипционных факторов, а именно Couptf1, Sox9, Nfia и Zbtb20.
Ранее было известно, что в регуляторных областях генов этих транскрипционных факторов есть последовательности, которые распознаетFoxg1. Исследователи показали, что Foxg1 подавляет экспрессию этих транскрипционных факторов и блокирует превращение клетки в астроцит. Выяснилось также, что Foxg1 подавляет экспрессию белков, которые образуются в астроцитах и специфичны для клеток этого типа, а именно GFAP, S100b и Aqp4. Более того, Foxg1 не только непосредственно подавляет экспрессию «астроцитных» генов, но и опосредованно влияет на них, изменяя активность других белков, регулирующих их экспрессию. Когда же приходит время появляться астроцитам, уровень экспрессии Foxg1 в стволовых клетках падает.
Перечисленные выше результаты получены преимущественно на мышиных моделях. Однако, они не уникальны для грызунов: ученые показали, что те же механизмы переключения между образованием нейронов и астроцитов имеют место и в случае стволовых клеток коры головного мозга человека.
Так что, похоже, за переключением между нейронами и астроцитами стоит консервативный (по крайней мере для млекопитающих) механизм, главное действующее лицо которого – белок Foxg1.
Текст: Елизавета Минина
Foxg1 Antagonizes Neocortical Stem Cell Progression to Astrogenesis by Falcone, C., Santo, M., Liuzzi, G., Cannizzaro, N., Grudina, C., Valencic, E., … Mallamaci, A. in Cerebral Cortex (2019)., 1–16. https://doi.org/10.1093/cercor/bhz031