Sakai, T., Larsen, M. & Yamada, K. Fibronectin requirement in branching morphogenesis. Nature423, 876-881 (2003) | | | |
One of the wonders of development is the process of branching morphogenesis. Characteristic of many organs such as salivary glands and kidney, complex three-dimensional epithelial branching structures arise from repetitive cleft and bud formation, but the exact mechanisms behind this are not clear. Ken Yamada's group, though, now reports on the essential role of the extracellular matrix (ECM) protein in epithelial branching.
Компоненты ECM, как известно, необходимы для ветвления слюнных желез, авт. заинтересовали локально синтезируемые регуляторные белки, которые м. влиять на процесс разветвления (branching). Т.к. в расщепе накапливается коллаген типа III, а fibronectin м. регулировать формирование коллагена III formation, то группа Yamada's предположила, что локальная продукция фибронектина м.б. важной для морфогенеза разветвления, поэтому они начали поиск отличий в экспрессии мРНК фибронектина в слюнных железах. Количественная reverse-transcription polymerase chain reaction показала, что мРНК фибронектина экспрессируется в 16 раз на более высоком уровне в расщепе эпителиальных клеток, чем в эпителии зачатка. Более детельный анализ показал, что клетки, соседствующие с начинаюшимися раздвоениями экспрессируют фибронектиновую мРНК и высокие уровни фибронектиновых фибрилл видны в месте раздвоения ветвящегося эпителия. Более того установлено, что уровни межклеточных адгезивных молекул были ниже в регионах, непосредственно соседствующих с фибронектиновыми фибриллами.
Итак, если накопление фибронектиновых фибрилл способствует образованию раздвоения во время морфогенеза ветвлвения, то ингибирование функции фибронектина д. блокировать ветвление. Антифибронектиновые антитела на самом деле предупреждали образование раздвоений и ветвление в слюнных железах зависимым от дозы способом. Более того, антитела против , или интегринов ингибировали ветвление слюнных желез. α5β1 является ключевым рецептором фибронетина, но тот факт, что комбинация антител против α5 и α6 более эффективно ингибирует разветвления, указывает на то, что фибронектин вместе с laminin (α6β1 является его основным рецептором в этой ткани) необходимы для ветвления.
Сходные результаты обнаруживались, когда функция белков ингибировалась, когда экспрессия фибронектина подвергалась нокдауну, обусловленному small interfering RNA (siRNA) в органной культуре слюнных желез, наблюдалось заметное уменьшение образования раздвоений. Затем анализировались эффекты экзогенного фибронектина, замещающего эндогенный фибронекин. Оно оказалось успешным не только для восстановления ветвления в слюнных железах, обработанных siRNA, но и стимулировало ветвление в контроле, в культурах, не обработанных siRNA, зависимым от дозы способом — образование раздвоений ускорялось и раздвоения были более глубокими. Сходные наблюдения были сделаны и в др. органах — фибронектин накапливался в местах заблокированных разветвлений, а экзогенный фибронектин способствовал ветвлению.
Затем авт. вернулись к своему предыдущему наблюдению, что уровни кадхерина снижены рядом с областью презумптивного раздвоения и проверили, может ли фибронектин индуцировать это уменьшение. Обработка культивируемых эпителиальных клеток слюнных желез фибриллярным фибронектином индуцировала локальные адгезии между клетками и матриксом, но рядом с этими сайтами локализация кадхерина была супрессирована. Предсказуем результат потери межклеточной адгезии, который и должен приводить к возникновению глубокого раздвоения. Итак, будучи ответственным за создания раздвоения, фибронектин м. также поддерживать его благодаря своей способности регулировить коллаген, который, как полагают, важен для стабилизации раздвоения.