Учёные из NAIST в сотрудничестве с исследователями из Osaka National Hospital и University of Tokyo, сообщили, что L1 Cell Adhesion Molecule (L1-CAM) является критической для направленной миграции аксонов. Было установлено, что L1-CAM закрепляется и скользит по ламинину, чтобы подсказывать аксонам их финальное место назначения. Это может объяснить, как разрушение этой L1-CAM приводит к синдрому CRASH, который характеризуется набором нервных нарушений, которые приписываются недоразвитию головного мозга.

Аксоны отрастают от нейронов и затем мигрируют к специфическим местам развивающегося головного мозга, где они взаимодействуют с др. нейронами, чтобы сформировать нервные сети. Аксоны движутся в ответ на градиенты аттрактантов с экстраординарной чувствительностью; они совершают внезапные остановки и резкие повороты во время своей миграции, напоминая останавливающиеся и начинающие движение автомобили на перекрестке.

"Ламинины выступают в качестве привлекающих химических сигналов для haptotaxis конусов роста аксонов," объясняет NAIST Prof. Naoyuki Inagaki, чья лаб. изучает, какие силы генерируются в клеточном окружении, чтобы обеспечивать направленную миграцию аксонов.

Аксоны мигрируют в ответ на присутствие ламинина в микроокружении. Новое исследование в лаб. показало, что нейроны могут продуцировать в 4 раза большие тянущие силы, когда они помещаются в адгезивные субстраты, покрытые ламинином, чем те, что без ламинина, обеспечивая аксонам достижение ими финальных мест предназначения.

"Эти силы уменьшают попятное течение, вызываемое F-actin," говорит Kouki Abe. "Мы увидели это при движении L1-CAM, поскольку оно связано с током F1-actin."

Актин является критической молекулой для клеточной подвижности по телу. Однако, в случае аксонов, он не взаимодействует прямо с ламинином. Скорее L1-CAM действует как посредник. Как и ожидалось, дополнительные эксперименты Abe показали, что ток F1-actin зависит от взаимодействий L1-CAM с laminin.

"Мы установили наличие переключений L1-CAM между иммобилизованным состоянием или тем, что мы называем 'grip' состояние, и состоянием 'slip'. Соотношение состояния grip увеличивается в присутствии ламинина," говорит Inagaki. Такое увеличение grip состояния усиливает тракционные силы, продуцируемые аксоном на адгезивный субстрат, позволяя аксону поворачивать и менять свое направление по сигналу. Исследователи далее установили, что нарушение повышенного соотношения grip состояния нарушает направленную миграцию, открытие, которое может объяснить патогенез некоторых болезней.

"Мы исследовали L1-CAM от пациента с синдромом CRASH, при котором L1-CAM был мутантным. Отличающееся соотношение grip наблюдалось между laminin и потерей polylysine, при этом нарушалась направленная миграция аксонов," говорит Inagaki.

"L1-CAM контролирует миграцию не только в головном мозге, но и раковых опухолях. Grip-and-slip является новым механизмом, которые может объяснить и др. болезни," сказал он.