Image of a cilium from a mouse cell with the cilium stained in blue and Caveolin in red. The base of the cilium is shown in green.
Credit: Schou et al. Nat. Commun. 2017
Первичные реснички антенна-подобные структуры, присутствующие на поверхности большинства клеток тела человека. Они являются важными передатчиками коммуникаций между разными клетками тела. Дефекты ресничек в конечном итоге приводят к тяжелым болезням.
В последние годы показано, что способность ресничек передавать сигналы из окружения, зависит от транспорта специфических сигнальных рецепторов в и из ресничек. Реснички постоянно осуществляют мониторинг окружения, они контролируют основное поведение клеток, такое как принятие решения делиться или мигрировать в разное местоположения в теле во время эмбрионального развития.
В развивающемся эмбрионе, напр., путь передачи сигналов Sonic hedgehog (Shh), один из наиболее важных в нашем теле, регулирует развитие нескольких важных органов, таких как почки и головной мозг. Дефекты ресничек, которые нарушают передачу сигналов Shh, или мутации в генах, которые кодируют белки для пути передачи сигналов Shh, могут приводить к тяжелым заболеваниям "ciliopathies", когда почки, головной мозг и многие др. органы тела оказываются дефектными. Кроме того, дефекты передачи сигналов Shh вызывают также опухоли головного мозга у детей и взрослых.
Несмотря на физиологическую важность ресничек, молекулярные механизмы, с помощью которых реснички получают и передают сигналы, всё ещё неясны. Новое исследование Cilia Group (Department of Biology, University of Copenhagen) предоставило важную новую информацию.
В данном исследовании было установлено, что мембранный белок связывающий холестерин, наз. Caveolin (CAV1) располагается в основании реснички и играет центральную роль в регуляции способности реснички активировать путь передачи сигналов Shh. Стало ясно, насколько сложна и динамична активация этого пути и наконец, идентифицирован ключевой переключатель, контролирующий его активацию.
Поскольку Caveolin необходим для активации пути Shh в основании реснички, то новое исследование идентифицировало два дополнительных белка -- белок Nephrocystin-4 и молекулярный моторный белок KIF13B -- оба они необходимы для регуляции Caveolin в ресничке, который в свою очередь вносит вклад в активацию передачи сигналов Shh. Было уже известно, что Nephrocystin-4 регулирует способность реснички получать и передавать сигналы и что мутации Nephrocystin-4 вызывают болезнь почек и др. органов.
Более того с идентификацией KIF13B в качестве важного регулятора передачи сигналов в ресничке, только вопрос времени обнаружения мутаций KIF13B, вызывающих болезни.