Ученые выяснили, что микроцефалия может быть вызвана медленным делением клеток

Рождение человека требует миллиардов клеточных делений, чтобы перейти от оплодотворенной яйцеклетки к ребенку. При каждом из этих делений генетический материал материнской клетки дублируется и равномерно распределяется между двумя новыми клетками.

 
  При первичной микроцефалии, редком, но серьезном генетическом заболевании, процесс деления клеток нарушается, что препятствует правильному развитию мозга. Ученые из Женевского университета (UNIGE) в сотрудничестве с китайскими учеными продемонстрировали, как мутация одного белка, WDR62, препятствует правильному формированию кабельной сети, ответственной за разделение генетического материала на два. Поскольку деление клеток замедляется, мозг не успевает полностью построить себя. Эти результаты, опубликованные в Журнале клеточной биологии, проливают новый свет на клеточное деление-феномен, также связанный с развитием рака.

Деление клеток – важнейший механизм развития любого нового существа. Она четко регламентирована и требует координации и контроля. С этой целью кабели, называемые “микротрубочками”, позволяют генетическому материалу, упакованному в хромосомы, распределяться поровну между двумя дочерними клетками. “Эти микротрубочки постоянно собираются и разбираются, чтобы в любой момент достичь нужного размера”,-объясняет Патрик Меральди, профессор кафедры клеточной физиологии и метаболизма медицинского факультета UNIGE и координатор Центра трансляционных исследований в онкогематологии (CRTOH), который руководил этой работой. “Чтобы регулировать их размер, клетка использует белок катанин (от японского katana-меч), отвечающий за разрезание микротрубочек до нужной длины.”

Мутации любого из генов, участвующих в делении клеток, достаточно, чтобы вызвать аномально маленький мозг и серьезные нейрональные проблемы, что сильно ограничивает автономию пораженных индивидуумов. Первичная микроцефалия часто связана с кровными союзами и поражает от 1 до 30 000 до 1 из 250 000 человек, в зависимости от региона мира.

Но как одна единственная мутация может иметь такие серьезные последствия? И почему, если мутировавший ген так важен, это влияет только на развитие мозга? Первые подсказки к ответу на эти вопросы появились несколько лет назад, когда ученые обнаружили, что наиболее часто мутирующий ген при микроцефалии АСПМ участвует в локализации и функционировании катанина, молекулярного меча, ответственного за разрезание микротрубочек. “Но был ли это основной механизм микроцефалии или просто специфический для этой мутации?” – спросила Аманда Геррейро, постдокторант в лаборатории Патрика Меральди и первый автор исследования.

Эксперименты In vitro с клеточными линиями показали, что второй по распространенности ген, участвующий в микроцефалии, WDR62, как и ASPM, необходим для локализации и функционирования катанина. Точно так же ученые заметили, что если катанин не находится в нужном месте в нужное время, микротрубочки становятся слишком длинными. Поскольку пространство ограничено, они подвергаются сжатию и становятся S-образными, а не прямыми и напряженными. Следовательно, когда микротрубочкам приходится тянуть хромосомы, чтобы равномерно распределить их в двух новых клетках, напряжение оказывается недостаточно сильным и одни хромосомы отстают от других. Небольшого нарушения в механизме клеточного деления достаточно, чтобы замедлить распространение хромосом. Поскольку эта задержка рассматривается клетками как серьезный сбой, многие умрут. Гибель слишком большого количества клеток приводит к аномально малому размеру мозга людей с первичной микроцефалией.
“Катанин, по-видимому, является центральным механизмом этой болезни развития”, – говорит Патрик Меральди. – Однако результаты нашей работы гораздо шире: они позволяют нам понять, как раковые клетки модифицируют систему, чтобы бесконечно делиться и размножаться в организме.”

med-heal.ru