Роль Адгезивных Свойств

Laura A. B. Elias, Doris D. Wang & Arnold R. Kriegstein (KriegsteinA@stemcell.ucsf.edu).) Gap junction adhesion is necessary for radial migration in the neocortex. Nature 448, 901–907 (2007) Aticle
Рис.к статье. \| FURTHER READING Goodenough, D. A. & Paul, D. L. Beyond the gap: functions of unpaired connexon channels. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 4, 285–294 (2003) Article /div>	Fig. 1. A neuron migrating along a radial fibre, showing their close association. The neuron and the fibres were labelled with tomato, a red fluorescence protein, and DiD, respectively. Image courtesy of L. Elias, University of California, San Francisco, USA. Когда мы смотрим на определение щелевых соединений в учебниках, то мы находим, что это межклеточные каналы, которые соединяют цитоплазмы соседних клеток и делают возможным обмен малыми молекулами и ионами. В ж. Nature, Laura Elias с коллегами описали, что адгезивные, но не свойства канала щелевых соединений существенны для миграции нейронов. Во время развития головного мозга будущие пирамидальные нейроны мигрируют из места своего возникновения в кортикальной вентрикулярной зоне в кортикальную пластинку вдоль ведущих волокон, которые создаются с помощью радиальной глии. Используя иммуногистохимию Elias et al. сделали видимыми субъединицы щелевых соединений connexin-26 (CX26) и -43 (CX43) как в радиальных волокнах глии, так и в мигрирующих нейронах и наблюдали, что коннексины часто локализуются точно в точках контакта между двумя клетками. Авт. затем использовали технологию РНК-интерференции, чтобы проверить функциональные эффекты молчания CX26 и CX43 в развивающемся головном мозге и установили заметные нарушения в миграции нейронов. Более того, контрольные эксперименты показали, что этот дефект не является следствием нарушения выхода из клеточного цикла, дифференцировки или гибели клеток. Каков молекулярный механизм в основе этих наблюдений? Elias et al. попытались решить этот вопрос с помощью экспериментов по восстановлению. Они сначала использовали CX26 и CX43 мутантов, которые обладают адгезией, но имеют закрытые каналы и поэтому неспособны обеспечивать обмены между клетками. Неожиданно дефект миграции полностью устранялся. Затем они тестировали участвуют ли волны Ca2⁺ в каналах дикого типа в регуляции миграции нейронов, но это оказалось не так. Предыдущие исследования показали, что C-терминальный домен CX43 передает сигналы цитоплазматическим белкам и активирует каскад киназ. Однако, Elias et al. установили, что CX43 и CX26 мутанты, которые лишены С-терминального домена, могут эффективно восстанавливать миграцию. Единственные мутанты, которые неспособны обеспечивать функциональную адгезию, неспособны устранять наблюдаемый дефект, указывая тем самым, что адгезивные свойства щелевых соединений необходимы для нейральной миграции. Важно, что эксперименты по получению картинок на мигрирующих живых клетках подтверждают ещё больше, что адгезивные свойства щелевых соединений стабилизируют ведущий отросток мигрирующего нейрона вдоль волокна радиальной глии, что важно для детерминации направления последующего перемещения. В дальнейшем было бы важно изучить роль адгезивных свойств щелевых соединений в миграции др. типов клеток во время развития и болезни.

Fig. 1. A neuron migrating along a radial fibre, showing their close association. The neuron and the fibres were labelled with tomato, a red fluorescence protein, and DiD, respectively. Image courtesy of L. Elias, University of California, San Francisco, USA.

Когда мы смотрим на определение щелевых соединений в учебниках, то мы находим, что это межклеточные каналы, которые соединяют цитоплазмы соседних клеток и делают возможным обмен малыми молекулами и ионами. В ж. Nature, Laura Elias с коллегами описали, что адгезивные, но не свойства канала щелевых соединений существенны для миграции нейронов.

Во время развития головного мозга будущие пирамидальные нейроны мигрируют из места своего возникновения в кортикальной вентрикулярной зоне в кортикальную пластинку вдоль ведущих волокон, которые создаются с помощью радиальной глии. Используя иммуногистохимию Elias et al. сделали видимыми субъединицы щелевых соединений connexin-26 (CX26) и -43 (CX43) как в радиальных волокнах глии, так и в мигрирующих нейронах и наблюдали, что коннексины часто локализуются точно в точках контакта между двумя клетками. Авт. затем использовали технологию РНК-интерференции, чтобы проверить функциональные эффекты молчания CX26 и CX43 в развивающемся головном мозге и установили заметные нарушения в миграции нейронов. Более того, контрольные эксперименты показали, что этот дефект не является следствием нарушения выхода из клеточного цикла, дифференцировки или гибели клеток.

Каков молекулярный механизм в основе этих наблюдений? Elias et al. попытались решить этот вопрос с помощью экспериментов по восстановлению. Они сначала использовали CX26 и CX43 мутантов, которые обладают адгезией, но имеют закрытые каналы и поэтому неспособны обеспечивать обмены между клетками. Неожиданно дефект миграции полностью устранялся. Затем они тестировали участвуют ли волны Ca2⁺ в каналах дикого типа в регуляции миграции нейронов, но это оказалось не так. Предыдущие исследования показали, что C-терминальный домен CX43 передает сигналы цитоплазматическим белкам и активирует каскад киназ. Однако, Elias et al. установили, что CX43 и CX26 мутанты, которые лишены С-терминального домена, могут эффективно восстанавливать миграцию.

Единственные мутанты, которые неспособны обеспечивать функциональную адгезию, неспособны устранять наблюдаемый дефект, указывая тем самым, что адгезивные свойства щелевых соединений необходимы для нейральной миграции. Важно, что эксперименты по получению картинок на мигрирующих живых клетках подтверждают ещё больше, что адгезивные свойства щелевых соединений стабилизируют ведущий отросток мигрирующего нейрона вдоль волокна радиальной глии, что важно для детерминации направления последующего перемещения.

В дальнейшем было бы важно изучить роль адгезивных свойств щелевых соединений в миграции др. типов клеток во время развития и болезни.