Планарии (Schmidtea mediterranea) — крошечные плоские черви — давно закрепили за собой статус супергероев микромира. Способность восстановить целое тело из небольшого фрагмента делает их идеальным объектом для изучения регенерации. Однако до сих пор оставалось загадкой, как их мощные стволовые клетки «понимают», какой именно орган нужно построить в конкретном месте, и почему они не ошибаются.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, раскрыло работу биологического механизма, который страхует планарий от ошибок в самосборке. Команда под руководством доктора Кэролин Адлер из Корнеллского университета (США) обнаружила «молекулярный предохранитель», контролирующий судьбу стволовых клеток.
Когда ломается контроль
Ключом к открытию стал ген roundabout A (RoboA). В ходе экспериментов ученые применили метод РНК-интерференции, чтобы «выключить» этот ген. Результат оказался пугающим: у подопытных червей начал отрастать второй фаринкс (глоточная трубка для питания) прямо в головном мозге.
«Мы выяснили, что в нормальном состоянии белок RoboA подавляет попытки стволовых клеток мозга следовать "неверной судьбе", — объясняет доктор Адлер. — Он работает как молекулярный диспетчер, не позволяя клеткам запускать программу строительства глотки там, где должны быть нейроны».
Тонкая настройка клеток
Исследователи установили, что RoboA регулирует активность другого белка — FoxA, который является «мастер-ключом» для создания тканей глотки. Когда же ученые подавили сам FoxA, произошла обратная ситуация: глотка планарии начала производить типы нейронов, которые обычно встречаются только в голове.
Это открытие доказывает, что стволовые клетки обладают сложным взаимодействием. Если сигнальные пути нарушены, они способны мгновенно переключиться на создание совершенно иного органа. Чтобы регенерация прошла успешно, организму требуется ювелирный баланс внешних сигналов.
Загадочный белок аносмин
Команда Адлер также определила напарника диспетчера RoboA — это белок Аносмин. Примечательно, что аносмин присутствует у людей, но отсутствует у многих других млекопитающих, и его функции в нашем организме до сих пор плохо изучены. У планарий же аносмин и RoboA работают в связке, гарантируя, что клетки мозга формируются правильно. Это указывает на потенциально новую роль аносмина в управлении работой стволовых клеток и у более сложных видов.
Важнейшим выводом работы стало то, что этот механизм контроля активен не только в моменты заживления ран или эмбрионального развития. У червей он работает непрерывно на протяжении всей жизни животного, поддерживая правильную структуру тканей при постоянном обновлении клеток.
Регенерация — это тонко настроенный диалог между клетками и средой. Понимание того, как молекулярные сигналы удерживают клетки в рамках их идентичности, может помочь медикам будущего эффективнее и безопаснее управлять стволовыми клетками человека.
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram