Чем дифференцированные нейроны, неспособные к миграции и делению, отличаются от нервных стволовых клеток, а также незрелых нейронов, которые только начинают встраиваться в нервные цепочки? Для ответа на этот вопрос немецкие ученые проанализировали протеом (совокупность всех белков) нервных стволовых клеток и выявили ряд молекулярных свойств, которые отличают нервные стволовые клетки от закончивших дифференцировку нейронов. Об этом они рассказывают в статье из журнала Cell Stem Cell.
Протеом клеток из соматосенсорной коры и зон нейрогенеза
Вопреки популярному представлению о том, что нервные клетки не восстанавливаются, ученые уже довольно давно показали, что даже у взрослого человека в головном мозге существует несколько зон, в которых активно протекает нейрогенез и находятся нервные стволовые клетки, дающие начало новым нейронам. Есть в мозге и области, где не до конца сформированные нейроны «включаются» в сеть нервных клеток, формируя связи с другими нейронами.
Группа немецких ученых решила разобраться, чем нервные стволовые клетки отличаются от зрелых нейронов, которые закончили дифференцировку. Они изучали совокупность всех белков (протеом) нервных стволовых клеток из субэпендимальной (вокруг боковых желудочков) зоны головного мозга и клеток обонятельной луковицы, в которой новые, не до конца сформированные нейроны мигрируют и встраиваются в нервные цепочки, завершая свою дифференцировку. Полученные белковые профили затем сравнивались с протеомом нейронов коры головного мозга, которые неспособны ни к делениям, ни к перемещениям. Кроме того, ученые анализировали и внеклеточный матрикс ниш, в которых залегают нервные стволовые клетки.
Оказалось, что внеклеточный матрикс зоны, в которой происходит активный нейрогенез, содержит существенно больше растворимых компонентов, чем внеклеточный матрикс других зон мозга. Необычный внеклеточный матрикс нейрогенных зон производят находящиеся в них нервные стволовые клетки.
Удалось выявить и белки, отличающие нервные стволовые клетки от зрелых нейронов. К числу таких белков относится многофункциональный фермент трансглутаминаза 2, который, как показали исследователи, является совершенно необходимым участником процесса нейрогенеза. Этот белок может формировать сшивки между компонентами внеклеточного матрикса, благодаря чему, как показала атомно-силовая микроскопия, нейрогенные зоны мозга обладают существенно большей жесткостью, чем ткань, состоящая из дифференцированных нейронов.
Полученные данные о различиях нервных стволовых клеток и зрелых нейронов, возможно, в будущем можно будет использовать, чтобы превращать эти клетки друг в друга. Исследователи планируют в дальнейшем изучить протеом нейронов поврежденных участков мозга, чтобы появилась возможность модифицировать участок поражкнной нервной ткани в область нервных стволовых клеток.
Текст: Елизавета Минина
Defining the Adult Neural Stem Cell Niche Proteome Identifies Key Regulators of Adult Neurogenesis. Kjell, J., Fischer-Sternjak, J., Thompson, A. J., Friess, C., Sticco, M. J., Salinas, F., … Götz, M. February 2020. Cell Stem Cell, 26(2), 277–293.e8.
doi:10.1016/j.stem.2020.01.002
