Нейронные стволовые и предшественники клетки (NSPCs) - это само-обновляющиеся нервные клетки, способные дифференцироваться в нейроны, астроциты и/или олигодендроциты[1-3]. В процессе развития NSPCs играют важнейшую роль в формировании центральной нервной системы (ЦНС)[4-6]. Во взрослой центральной нервной системе нейрогенез играет ключевую роль в фундаментальных процессах, таких как память, обучение, поддержание нормального тканевого гомеостаза и автономное восстановление патологических тканей мозга [7,8]. NSPCs могут быть выделены из трех канонических нейрогенных ниш в спинном и головном мозге: центрального канала (ЦК) в спинном мозге, субгранулярной зоны (СГЗ) зубчатой извилины (ЗГ) и субвентрикулярной зоны (ССЗ) бокового желудочка (БЖ) в головном мозге [9-13]. Кроме того, NSPCs были идентифицированы в развивающейся коре головного мозга[14], обонятельном эпителии[15] и за пределами КК [16]. Тот факт, что NSPCs могут быть выделены и размножены in vitro, открывает новые возможности для медицинских исследований, и мы надеемся, что они могут быть использованы для компенсации потери клеток, характерной для ряда серьезных неврологических заболеваний. Кроме того, NSPC могут быть созданы in vitro путем индуцированной дифференцировки из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSCs) и эмбриональных стволовых клеток (ESCs), что расширяет набор моделей для изучения стволовых клеток в здоровье и болезни[17,18]. В подходах к клеточной терапии, направленной на головной и спинной мозг, NSPCs стали использоваться в качестве фокусных клеток. Однако небольшое количество NSPCs, присутствующих в этой ткани, ограничивает клиническое применение этих клеток. Несмотря на то, что последние достижения в области изучения ЭСК и iPSC позволили сделать эти клетки новыми источниками NSPCs, понимание молекулярной регуляции NSC и применения NSPCs, что важно для моделирования заболеваний и регенеративной медицины, остается сложной задачей [19-21]. Комплекс BRG1/BRM-ассоциированного фактора (BAF), являющийся ремоделлером хроматина млекопитающих, регулирует структуру хроматина и транскрипцию, обеспечивая организацию субъединиц и узнавание нуклеосом АТФ-зависимым образом. Структурно комплекс BAF состоит из трех модулей - АТФазы, связанного с актином белка (ARP) и базового модуля[22]. Более 30 основных субъединиц этих модулей могут объединяться в комплекс[22-24]. Контролируя структуру хроматина, управляя дифференцировкой NSPC для образования различных типов клеток мозга и регулируя трансдифференцировку между типами клеток, BAF-комплексы выполняют важнейшие функции в поддержании программы экспрессии генов. На различных этапах формирования мозга BAF-комплексы играют специфическую роль и, по-видимому, образуются путем комбинаторной сборки своих субъединиц. Более того, тесное взаимодействие между хроматин-ремоделирующим комплексом BAF и транскрипционным механизмом контролирует развитие NSPCs[25]. Благодаря комбинаторной сборке гомологичных семейств компонентов, обеспечивающей их нередуцированные функции, становятся возможными различные структуры BAF-комплекса. ЭСК, NSPCs и пост-митотические нейроны в процессе развития мозга млекопитающих демонстрируют специфические для каждого этапа развития BAF-комплексы. Функционирование нейрональных BAF (nBAF) необходимо для развития зрелых пост-митотических признаков нейронов и долговременной памяти, а специальные BAF (npBAF) структуры нейронных предшественников особенно важны для модуляции скорости и способов репликации нейронных предшественников. Учитывая высокую распространенность мутагенеза субъединиц BAF при неврологических заболеваниях, очевидно, что комплексы BAF играют важнейшую роль в контроле скорости развития, гомеостаза и пластичности нейронов. Понимание того, как субъединицы BAF-комплекса влияют на его функционирование, и роли, которые играют различные субъединицы, позволит раскрыть патогенез заболеваний и в конечном итоге привести к созданию новых методов лечения соответствующих заболеваний человека [26,27]. Здесь мы обобщаем последние достижения в понимании роли комплекса BAF в NSPCs. Мы сосредоточили внимание на субъединицах BAF-комплекса, специфичных для НСК/НПК, и описали, как они определяют баланс между самообновлением и дифференцировкой НСК и вовлечены в некоторые нарушения нейронального развития человека. В дополнительной табл. 1 приведены сокращения и их описания. Go to: BAF COMPLEX SUBUNITS AND THEIR MAIN CHARACTERISTICS IN NSPCS Среди основных субъединиц комплекса BAF 12 субъединиц экспрессируются в NSPCs в коре головного мозга эмбриона, обонятельной луковице (ОБ) и спинном мозге, головном и спинном мозге взрослого человека, сетчатке глаза человека и мыши (подробная информация и ссылки приведены в табл. 11). Table 1 BRG1/BRM-associated factor complex subunits in neural stem/progenitor cells BAF complex subunits (aliases)

BRG1: Brahma related gene 1; BRM: Brahma; BAF: BRG1/BRM-associated factor; NSPCs: Нейрональные стволовые/прогениторные клетки; oNSCs: Olfactory neural stem cells; CSS: Синдром Коффина-Сириса; VZ: Желудочковая зона; OBNSCs: Нейральные стволовые клетки, полученные из обонятельной луковицы; ASD: Расстройство аутистического спектра; KSS: спектр синдрома Клифстра; DG: Зубчатая извилина; RGL: Радиальная глия-подобная; SEZ: Субэпендимальная зона; NCC: Клетки нейронного гребня.

Brg1 (Brahma-related gene 1) необходим для того, чтобы NSPC оставались в состоянии, в котором они могут реагировать на глиогенные сигналы и подавлять приверженность становления в нейроны. Отсутствие Brg1 в NSPCs приводило к преждевременному нейрогенезу, в результате которого клетки вентрикулярной зоны превращались в пост-митотические нейроны еще до начала глиогенеза у условно мутантных по Brg1 мышей. В результате эти животные существенно утрачивали способность к дифференцировке астроцитов и олигодендроцитов. Кроме того, in vitro делеция Brg1 снижала индуцированное фактором роста развитие астроцитов в глиогенных предшественниках. Кроме того, было обнаружено, что уровни белков, связанных с поддержанием стволовых клеток, таких как Pax6, Sox1 и Musashi-1, значительно ниже в зонах мозговых желудочков мышей с мутациями Brg1[28]. В результате при делеции Brg1 в NSPC, экспрессирующих нестин, в гиппокампе наблюдался аномальный нейрогенез во взрослом состоянии. Этот аномальный нейрогенез взрослых сначала снижал количество NSPC у взрослых в гиппокампе, подавлял поддержание предшественников, а затем снижал реактивность NSPC в ответ на физиологическую стимуляцию. Делеция Brg1, по-видимому, механистически препятствует прогрессии клеточного цикла, что отчасти связано с усилением активации пути р53 и экспрессии р21. Дефекты формирования нейросфер, вызванные делецией Brg1, устранялись путем нокаута р53. Полученные результаты позволяют предположить, что поддержание и реактивность aNSPC и клеток предшественников в процессе нейрогенеза определяются эпигенетическим ремоделированием хроматина через Brg1- и p53/p21-зависимый механизм[29].

Во взрослом и развивающемся мозге обнаружено множество транскрипционных факторов, управляющих нейроногенезом, и, в частности, нейрогенный фактор транскрипционной регуляции Pax6, который может напрямую взаимодействовать с BAF-комплексом, несущим Brg1, нейрональных клетках предшественниках у взрослых. Устранение Pax6 или Brg1 в subependymal zone (SEZ) приводила к тому, что потомство взрослых NSPCs переключалось на эпендимальную клеточную линию SEZ. В дальнейшем, во время или после достижения OB, смещающиеся нейробласты превращались в различные линии глиальных клеток. Ряд исследований показал, что существует сеть с трехсторонним эффекторным программированием судьбы нейронов, которая может быть активирована Pax6-BAF и способствовать нейрогенезу и трансформации глии в нейроны. Согласно данным полногеномного анализа, к нижележащим регуляторным факторам для Pax6-BAF относятся Nfib, Sox11 и Pou3f4. Если Brg1 отсутствует в SEZ и OB, то сайты связывания Pax6, переносимые Brg1, и большинство подавляемых генов будут одновременно даун-регулироваться[30]. В исследовании Jayaprakash et al [31] обнаружено, что Brg1 имеет сферическую форму, что позволяет ему создавать большую поверхность и формировать дальнейший комплекс, связываясь с BAF57 и BAF60A. Кроме того, нейронная изоформа Brg1 взаимодействует с центральным для нервного развития транскрипционным репрессором REST/NRSF, это позволяет предположить, что Brg1 может взаимодействовать с транскрипционными регуляторами и факторами для проведения комплекса BAF к определенным участкам[31].

Недавнее исследование показало, что условная делеция BAF155 может приводить к уменьшению количества базальных промежуточных предшественников (bIPs), а делеция апикальных радиальных глиальных предшественников (RGs) - к увеличению базальных RGs (bRGs). В ходе работы было доказано, что BAF155 необходим для нормальной деятельности PAX6 по регуляции экспрессии генов. BAF155 может контролировать экспрессию CDC42-эффекторного белка CEP4 Pax6-зависимым образом для регуляции стратификации предшественников. Кроме того, BAF155-зависимое ремоделирование хроматина участвует в регуляции нескольких RG-специфических генов человека, тем самым влияя на генерацию базальных предшественников (BPs)[32].

В исследовании Narayanan et al[33], проведенном в 2015 г., раскрыт молекулярный механизм контроля глобального состояния хроматина и транскрипционной программы в ходе развития, который опосредуется комплексом BAF. Они обнаружили, что нокаут BAF155 и BAF170 может приводить к элиминации всего BAF-комплекса со всеми видами субъединиц BAF в процессе развития коры головного мозга с общим увеличением количества репрессивных меток (H3K27me2/3), снижением активной хромтиновой метки H3K9Ac и понижением регуляции экспрессии генов. Обе субъединицы BAF155 и BAF170 экспрессируются в ранних кортикальных предшественниках (E10.5-E14.5), а в поздних кортикальных предшественниках BAF170 замещается BAF155[34]. В частности, между E12.5 и E14.5 апикальные предшественники экспрессируют BAF170 и BAF155. На пике нейрогенеза верхнего слоя (E15.5) они демонстрируют сопоставимый характер экспрессии, причем BAF170 отсутствует в VZ-предшественниках, но экспрессируется в кортикальной пластинке[34]. В то время как избыточная экспрессия BAF170 приводила к приобретению признака, сходного с тем, который получает мозг с потерей Pax6, с обеднением нейронов вышележащего слоя, потеря BAF170 в кортикальных предшественниках Emx1t оказывала эффект, противоположный удалению Pax6, и вызывала аберрантный рост IPs и смещение в сторону приобретения качественных особенностей вышележащего слоя[34]. За счет рекрутирования транскрипционного супрессора REST к мишеням Pax6 BAF170-содержащий комплекс npBAF косвенно подавляет нейрогенез на его ранних стадиях [34,35]. Интересно, что транскрипция субъединиц BAF170 и Brm, которые заменяют субъединицы BAF155 и Brg1 в esBAF, соответственно, начинается в то же время, когда ES-клетки переходят к развитию в нейрональные предшественники [33,36]. Согласно результатам недавнего функционального исследования, Pax6 непосредственно связан с комплексом BAF в aNSCs, содержащих Brg1, а его нейрогенная активность была отменена при отсутствии Brg1[30]. BAF170 и BAF45 также несут домены с предполагаемой ДНК-связывающей способностью [37]. В неонатальном DG член комплекса BAF170 обнаруживается в радиальных глия-подобных (RGL) клетках и типах клеток, вовлеченных в последующие стадии взрослого нейрогенеза, наряду со зрелыми астроцитами. Пул RGL-клеток в DG уменьшается при условном нокауте BAF170 в ходе позднего нейрогенеза коры, а также нейрогенеза взрослого мозга, что стимулирует дифференцировку терминальных астроцитов. Умеренное снижение способности к пространственному обучению было вызвано условным нокаутом BAF170 в DG на протяжении всего нейрогенеза взрослого мозга, причем наибольшее влияние на пространственное обучение оказывал тест на обратный ход. Эти результаты свидетельствуют о специализированной роли нейрогенеза в DG, регулирующей адаптивное поведение, и показывают вовлеченность BAF170-зависимой модификации хроматина в нейрогенез и познавательной способности в гиппокампе [38].

Ядро АТФазы, Brg1 или Brm, BAF250A или BAF250B, гомологичный димер BAF155 или гетерологичный димер BAF170 и BAF155 - вот лишь несколько примеров различных субъединиц, которые может содержать npBAF[27]. BAF млекопитающих значительно отличается от своего дрожжевого аналога, теряя некоторые члены и приобретая новые основные члены, такие как BAF45a/b/c/d, BAF57, BAF250A/B, SS18/CREST, бета-актин, BRD7 и BRD9. Примечательно, что BAF250A/B являются наиболее часто мутирующими субъединицами комплекса BAF при соответствующих неврологических заболеваниях человека[36]. Потеря BAF250A или BAF250B в мышиных моделях приводит к ранней эмбриональной летальности [39], что свидетельствует о том, что, несмотря на их гомологию, оба гена необходимы для раннего развития.

Недавнее секвенирование генома и многочисленные клинические исследования показали, что мутации BAF250A тесно связаны с микроцефалией и умственной отсталостью. Liu et al[40] создали условно нокаутную линию мышей с геном BAF250a и обнаружили, что в развивающейся коре головного мозга уменьшена толщина коры. Пролиферация радиальных глиальных клеток подавляется при потере функции BAF250A, что также увеличивает скорость повреждения клеток в процессе позднего коркового нейрогенеза и вызывает аномальную экспрессию генов, участвующих в пролиферации и дифференцировке. Таким образом, для лучшего понимания патогенетических механизмов и создания новых методов лечения заболеваний нейрального развития, вызванных его мутациями, BAF250A может быть одним из тех генов, которые стоит исследовать[40].

Белки семейства BAF45, включая BAF45A, BAF45B, BAF45C и BAF45D, являются субъединицами комплекса BAF[41]. BAF45A, являющийся npBAF, необходим для самообновления и пролиферативных свойств нейрональных клеток[41]. BAF45A идентифицирован в обонятельных нейральных стволовых клетках (oNSCs), кортикальных NPCs E10.5-E11.5 и NSCs вентрикулярной зоны спинного мозга E10.5-E16.5[15,41]. BAF45D экспрессируется в СГЗ ЛВ, СГЗ ДГ и КК взрослого спинного мозга. В СГЗ, СВЗ и КК взрослого спинного мозга обнаружена совместная экспрессия BAF45D и глиального фибриллярного кислого белка (GFAP), маркерного белка радиальных глиальных клеток. Согласно результатам количественного исследования, BAF45D избирательно экспрессируется в нейрогенных областях нейронов ЦНС взрослого человека. Более того, BAF45D необходим для индукции PAX6 - детерминанты нейроэктодермы, регулирующей самообновление взрослых нейральных стволовых/прогениторных клеток и их специфическую нейрональную судьбу, во время нейро-эктодермальной дифференцировки клеток H9[42].

Недавно было показано, что BAF45D регулирует судьбу нейральных стволовых клеток и клеток предшественников спинного мозга (SCNSC/SCNPC), опосредованно через ось SMAD-PAX6. В SCNSCs наблюдается повышенное содержание ДНК-BAF45D по сравнению с ESC человека[43]. Сообщалось, что пост-митотические нейроны экспрессируют белок BAF45B/C, но не имеют паралога BAF45A/D, который придает свойства нейронов [25-27,41]. Экспрессия белка BAF45D в NSPCs и нейронах взрослых крыс, но не в астроцитах, может означать роль BAF45D в дифференцировке NSPCs[44].

Субъединица BAF53 кодируется генами BAF53A (ACTL6A) или BAF53B (ACTL6B), причем последний экспрессируется исключительно в дифференцированных нейронах[41].

BAF53A специфичен для комплекса npBAF и может быть замещен BAF53B в комплексе nBAF в нейронах [26,45]. miR-9 и miR-124 контролируют переход пост-митотических нейронов от экспрессии субъединицы BAF комплекса BAF53A к субъединице BAF53B[46]. Экспрессия этих миРНК депрессируется в нейронах в процессе развития клеток, что способствует замещению BAF53B в комплексе nBAF за счет подавления экспрессии BAF53A. Повышенная пролиферация предшественников может быть результатом продолжения экспрессии BAF53A[46]. Эти миРНК имеют взаимодействующий участок в 3'UTR BAF53A, и их экспрессия в предшественниках сдерживается REST и его ко-репрессорами [47]. В результате снижения доступности хроматина в определенных сайтах связывания нейронных транскрипционных факторов, вызванного потерей BAF53A, происходит репрессия генов, связанных с клеточным циклом, что препятствует продвижению клеточного цикла и дифференцировке клеток [48].

BAF57, субъединица ядра BAF-комплекса, высоко консервативна в BAF-комплексах позвоночных [49]. ДНК-связывающая способность его основной структурной характеристики - домена высокой группы подвижности - предполагает, что BAF57 может выполнять топологические функции при перемещении BAF-комплекса в нуклеосому или из нее. BAF57 специфически взаимодействует с целым рядом белков, не входящих в состав комплекса BAF. В результате этих взаимодействий BAF57 проявляет определенные функциональные возможности. Например, в эмбрионе он взаимодействует с транскрипционным ко-супрессором Co-REST, обеспечивая инактивацию нейрональных генов в не-нейрональных клетках на протяжении всего развития [50]. Интересно, что результаты глобального профилирования экспрессии генов показали, что BAF57A специфически повышается в NSPCs OB человека (OBNSPCs), но не в эмбриональных NSPCs человека (hENSCs) [51]. В культивируемых NSCs BAF57 взаимодействует с избыточно экспрессированным внутриклеточным доменом нейрегулина-1 и приводит к снижению скорости пролиферации NSCs [52].

Субъединицы BAF60A/B определяют специфическую для ESC сборку BAF, получившую название esBAF[27]. Субъединицы BAF BAF60A связываются с BRG1 - основным фактором, приводящим комплекс BAF в определенные геномные локализации, и взаимодействуют с регуляторами и факторами транскрипции [31]. Ядерные рецепторы и комплекс BRG1 могут иметь дополнительную важную и прямую связь, необходимую для рекрутирования промотора и последующей модификации хроматина [53]. Низкие уровни экспрессии BAF60A и BAF45B/D обнаруживаются в предшественниках олигодендроцитов, и эти уровни экспрессии повышаются при дифференцировке [54]. Однако их специфическая роль в NSPCs остается неясной.

Другой важнейший компонент комплекса BAF, названный BAF60C, в процессе развития также обладает специфическим для нейрональных предшественников действием. BAF60C экспрессируется в нейронных предшественниках сетчатки мыши и человека, а также в коре мозга и спинном мозге человека [55]. Экспрессия BAF60C снижается во время дифференцировки нейронов, а за счет взаимодействия с Notch-путем его избыточная экспрессия поддерживает предшественники в пролиферативном состоянии. Наконец, глия Мюллера, возобновляющая клеточный цикл после нейротоксического повреждения, вновь экспрессирует BAF60C [55].

BAF55A, называемый также SS18, является членом комплекса npBAF. В NSCs нокдаун SS18 приводит к выходу из клеточного цикла и нарушению самообновления [48]. Кроме того, SS18 адаптивно активируется в ответ на воздействие этанола, защищая эмбриональные NSCs от полной потери miR-9-2 [49].

BAF47, повсеместно распространенная субъединица BAF-комплекса, экспрессируется в oNSCS [15]. Однако точная функция BAF47 остается практически неизвестной.

Количество нейрональных стволовых клеток увеличивается за счет симметричного деления, а за счет асимметричного деления они сохраняют способность к самообновлению и производству других дифференцированных клеток [56]. Нормальное развитие нейрона требует поддержания динамического баланса между пролиферирующими и дифференцирующимися клетками нейрональных стволовых клеток, который контролирует количество стволовых клеток и нейронов и защищает организм от таких заболеваний, как глиобластома [57]. Кроме того, в процессе нейрогенеза нейральные стволовые клетки реагируют на ряд молекулярных сигналов, в частности на сигнальные пути Wnt и Notch[58]. Например, передача сигналов Notch является важным механизмом, регулирующим баланс между покоем и дифференцировкой нейральных стволовых клеток [59]. Подавляя путь Notch, можно изменить гомеостаз нейрональных стволовых клеток, что способствует дифференцировке нейронов [60].

Было показано, что некоторые члены семейства BAF, выступающие в качестве компонентов или модуляторов сигнальных путей Notch и Wnt/β-катенин, оказывают как положительное, так и отрицательное влияние на дифференцировку нейрональных стволовых клеток [55,61]. С одной стороны, нейрональной дифференцировке могут способствовать BAF155 и BAF170, которые действуют на регуляторы генов, связанных с сигнальным путем Wnt/β-катенин, включая H3K27me3 и H3K4me2 [15,62]. С другой стороны, BAF45a и BAF53a способствуют пролиферации и самообновлению нейрональных стволовых клеток [41]. Репрессия BAF53a в процессе нейрональной дифференцировки осуществляется через его 3'-UTR и кооперативное влияние miR-9 и miR-124 [45]. Brm и BAF57 взаимодействуют с внутриклеточным доменом нейрегулина-1 (Nrg-1), снижают пролиферацию и способствуют дифференцировке нейральных стволовых клеток in vitro, возможно, изменяя направление передачи сигнала в одном из путей [63]. Кроме того, было показано, что избыточная экспрессия BAF60c поддерживает пролиферацию нейрональных предшественников, взаимодействуя с сигнальным путем Notch [55]. Комплекс BAF может также вступать в прямой контакт с нейрогенными транскрипционными факторами, критическими для спецификации или дифференцировки нейрональных стволовых клеток. Примечательно, что субъединичный состав BAF-комплексов в процессе дифференцировки претерпевает глубокое переключение: например, BAF40c заменяется на BAF40a, функция которого активируется Pax6, Tbr1 и Tbr2 [64]. Более того, было показано, что BAF155 в мозге приматов участвует в нормальной активности Pax6, регулируя тем самым спецификацию предшественников в процессе развития коры головного мозга [32].

В целом комплексы BAF функционируют как агонисты и ингибиторы нейрональной дифференцировки. Примечательно, что в подходах, использованных в вышеупомянутых исследованиях, были выявлены определенные сходства и различия. Так, в исследовании Narayanan et al [32] были получены мыши с нокаутом BAF155, специфичным для коры головного мозга, а в другом исследовании Nguyen et al [62] использовалась трансгенная модель мыши, в которой были нокаутированы BAF155 и BAF170, что позволило устранить весь комплекс BAF на поздних стадиях кортикального нейрогенеза. Эта модель с двойным нокаутом позволила создать новый и практичный метод изучения функции полных комплексов BAF в процессе развития мозга [65]. Кроме того, в исследовании Bi-Lin et al. [66] после специфического для нервного гребня нокаута BAF155 и BAF170 у мышей Wnt1^Cre/+ и Pax3^Cre/+ было показано, что комплекс BAF модулирует сеть экспрессии генов и пути, включая сигнальный путь Notch, критические для развития нервного гребня.

Учитывая важность BAF-комплексов в создании и поддержании состояния хроматина, обеспечивающего надлежащий транскрипционный выход во время пролиферации, дифференцировки и ответов на экзогенные или эндогенные стимулы, очевидно, что ряд нарушений нейронального развития связан с субъединицами BAF-комплекса, относящимися к NSPC (Таблица (Таблица1 и Рисунок1).



Figure 1 BRG1/BRM-associated factor complex subunits in neural stem/progenitor cells and the related neural developmental diseases. The BRG1/BRM-associated factor (BAF) complex subunits in neural stem/progenitor cells are shown (in colors), including BAF45A/D, BAF47, BAF53, BAF55A, BAF57, BF60A/C, BAF155, BAF170, BAF190A, and BAF250A. The other two types of the BAF complex subunits, ?-actin and BCL7/A/B/C, are shown in grey. Neural developmental disease types are listed as, I: Coffin-Siris syndrome; II: Autism spectrum disorder; III: Kleefstra syndrome; IV: Nicolaides-Baraitser syndrome; "?": Unknown. BAF: BRG1/BRM-associated factor.

Синдром Коффина-Сириса (СКС) - необычное врожденное нарушение развития нервной системы, клинически характеризующееся умственной отсталостью, прогрессирующим утолщением лица, гирсутизмом, рецидивирующими инфекциями, затрудненным кормлением, ограничением роста дистальной пятой фаланги и ногтей [67,68]. В последнее время благодаря обширному секвенированию экзома человека и исследованию геномных ассоциаций были обнаружены мутации в генах, кодирующих субъединицы BAF-комплекса, связанные с NSPC, в том числе BAF45D [69-71], BAF47 [72-74], BAF57 [67,75,76], BAF60A [77], BAF170 [78], BAF190A/BRG1 [72] и BAF250A [72]. Было показано, что различные аномалии средней линии мозга, аналогичные наблюдаемым у людей при CSS, вызываются именно мутациями BAF47, BAF57 и BAF250B у мышей с гетерозиготным дефектом SMARCB1, специфичным для нейронной системы, и частичной дисфункциональной мутацией в гене - члене ядра BAF, это указывает на значительные клинические предположения в отношении заболеваний ID и нейрального развития, связанных с комплексом BAF[79].

В когорте из 15 неродственных индивидуумов, включенных в регистр нарушений пути CSS и являющихся носителями варианта SMARCA4, были выявлены различия в тяжести и количестве нарушений обучаемости и проблем со здоровьем. Двое из них с новыми нонсенс-вариантами, по-видимому, приобрели фенотип без поражения органов/систем с незначительными нарушениями обучения и поведения [80]. В недавнем сообщении описана китаянка, включенная в регистр нарушений пути развития CSS, которая была носителем варианта SMARCA4, у нее были выявлены различия в тяжести и количестве нарушений обучаемости и проблем со здоровьем. Две из них с новыми нонсенс-вариантами приобрели фенотип без поражения органов/систем с незначительными нарушениями обучения и поведения и эндокринной дисфункцией. В результате проведенного полноэкзомного секвенирования был выявлен гетерозиготный миссенс-вариант в гене SMARCC2 пробанда [81].

Клинические особенности пациентов с синдромом Николаида-Барайцера (NCBRS), обусловленным мутациями в гене SMARCA2, удивительно напоминают таковые у пациентов с CSS [82]. Наиболее четко расходятся характеристики кистей и стоп при синдромах NCBRS и CSS. Если у типичных пациентов с CSS наблюдается гипоплазия или агенезия пятого ногтя с вовлечением или без вовлечения ногтевых фаланг, то у типичных пациентов с NCBRS ярко выражены дистальные фаланги и межфаланговые суставы[75]. У пяти человек с мутациями в BAF60A наблюдались задержка развития, маленькие кисти и стопы, гипотония, ID, затрудненное кормление. По данным экзомного секвенирования TRIO, эти мутации развились у четырех из пяти пациентов [77]. Миссенс-мутация (p. Arg366Cys) BAF47 также ассоциирована с NCBRS [75]. Кроме того, варианты в BAF170 были обнаружены у пациентов с перекрывающимися ID-синдромами, связанными с другими субъединицами BAF, например, с CSS и NCBRS[78].

Аутизм - это заболевание нервного развития, обусловленное как экологическими, так и генетическими факторами, проявляющееся проблемами с речью, ограниченным и повторяющимся поведением и нарушением социальных навыков [83]. Недавние исследования секвенирования экзома у лиц с аутизмом выявили мутации в генах BAF155, BAF170[84] и BAF190A [85]. Однако по крайней мере в семидесяти процентах случаев основная генетическая причина заболевания остается неизвестной.

Спектр синдрома Клифстра (KSS) - это узнаваемый синдром, характеризующийся ID и индуцированный гибридной мутацией в гене гистоновой метилтрансферазы 1 (EHMT1) эухроматина [86,87]. Согласно исследованиям Kleefstra et al [88], KSS может быть следствием мутаций в любом сложном белке, включая MLL3, MBD5, NR1I3, BAF47 или EHMT1. Мутация EHMT1 встречается не у каждого пациента с первичными симптомами синдрома Клифстра. Более того, мутации de novo в четырех генах, кодирующих эпигенетические регуляторы, включая BAF47 (SMARCB1), были обнаружены у четырех из девяти человек, не имевших мутации EHMT1 [88]. А их исследование на модели дрозофилы показало, что MLL3, MBD5, NR1I3, BAF47 и EHMT1 непосредственно взаимодействуют друг с другом[88].

Учитывая последние достижения в области исследований, мы предполагаем, что в ближайшем будущем следует изучить три аспекта BAF-комплексов. Во-первых, BAF-комплексы имеют решающее значение для развития нервной системы и дифференцировки нейронных клеток, включая спецификацию нейронной судьбы и функциональности [4]. Субъединицы BAF-комплекса играют ключевую роль в манипуляции экспрессией генов, а различные онтогенетические стадио-специфические функции BAF-комплекса в нейрональных стволовых и предшественниках и пост-митотических нейрональных клетках являются следствием комбинаторной организации этих субъединиц [26]. Секвенирование целых экзомов человека и широкогеномные исследования ассоциаций недавно продемонстрировали связь между мутантами субъединиц BAF-комплекса и такими заболеваниями нервного развития, как CSS, NCBS, KSS и ASD [89-92]. Необходимо сосредоточить внимание на роли, которую играет организация BAF-комплекса в процессе нейронного развития, а также на том, каким образом мутации в известных субъединицах BAF-комплекса способствуют возникновению определенных заболеваний, связанных с нейральным развитием [93]. Во-вторых, для понимания того, как мутации генов BAF-комплекса могут быть причиной фенотипической конвергенции CSS, NCBS, KSS и ASD, необходимо использовать методы оценки развития нейрональных сетей на молекулярном, одноклеточном и сетевом уровнях, как с потерей, так и с приобретением функции. Например, гены ASD и KSS фокусируются в основном на уровне нейросетевой коммуникации и дают представление о патофизиологии нарушений фенотипической согласованности [79,94]. В-третьих, последние исследования показали, что комплексы BAF часто вовлекаются в аномалии развития головного мозга человека, что дает новые механизмы и соответствующие пути терапевтического воздействия, и все это требует изучения. В последние годы малые соединения, направленные на субъединицы комплекса BAF, стали эффективными терапевтическими агентами. В результате создания и оценки новых препаратов, направленных на различные субъединицы BAF-комплекса, исследователи в этой области получили стимул к осознанию и использованию всего спектра терапевтических возможностей [95].