Что нужно для созревания олигодендроцитов?

Олигодендроциты – это разновидность клеток нейроглии, которые покрывают отростки нейронов миелиновой оболочкой в пределах ЦНС. Как и другие клетки нейроглии (за исключением микроглии), олигодендроциты в эмбриональном периоде образуются из мезодермы, однако молекулярные пути, ответственные за их дифференцировку, изучены плохо. Согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале Neuron, для дифференцировки олигодендроцитов необходимо, чтобы некоторые из их мРНК подвергались особой модификации, известной как m6A-метилирование (то есть присоединение метильной группы к шестому атому азота аденозина, входящего в состав мРНК).

Выяснилось, что эта модификация необходима для правильного сплайсинга мРНК, кодирующей белок нейрофасцин 155 – важный фактор развития клеток нейроглии.

Молекулярные механизмы, лежащие в основе дифференцировки и специализации клеток – едва ли не самая запутанная область клеточной биологии и биологии развития. Развитие и созревание многих типов клеток, относительно неплохо изученных в зрелом состоянии, и по сей день остается белым пятном. Причина такой несправедливости заключается в том, что чаще всего дифференцировка клеток из неспециализированных клеток-предшественников сопровождается одновременными изменениями в уровнях экспрессии множества генов, отследить которые поодиночке невозможно.

Ситуация стала меняться в последние годы, когда в связи с бурным развитием высокопроизводительного секвенирования стало возможным получать информацию о всех молекулах РНК, присутствующих в клетке в данный момент времени (такой РНК-профиль клетки получил название транскриптом). Сейчас мы можем не только отслеживать количественные изменения в уровне экспрессии тех или иных генов в ходе процесса дифференцировки, но и выявлять особые модификации в молекулах мРНК, которым они подвергаются уже после транскрипции.

Одна из самых часто встречающихся посттранскрипционных модификаций мРНК в клетках млекопитающих – ковалентное присоединение метильной группы (-CH3) к атому азота N6в составе азотистого основания аденозина, известное как m6A-метилирование. Такое незначительное, на первый взгляд, изменение может иметь колоссальные последствия для дальнейших этапов биосинтеза белка. Роль m6A-метилирования уже показывали во многих процессах, связанных с развитием организма, и созревание олигодендроцитов – в их числе.

Авторы исследования сумели продемонстрировать, что в ходе созревания олигодендроцитов происходят динамические изменения в частоте встречаемости m6A-метилирования в ряде транскриптов. Оказалось, что при «выключении» белка METTL14, который отвечает за внесение этой модификации, количество олигодендроцитов резко уменьшалось, как и уровень миелинизированности аксонов в ЦНС, хотя число клеток-предшественников олигодендроцитов оказалось неизменным.

Выяснилось, что инактивация METTL14 нарушает постмитотическое развитие олигодендроцита, причём на транскриптомах клеток-предшественников олигодендроцитов и самих олигодендроцитов она отражается по-разному. На молекулярном уровне нарушения в m6A-метилировании вызывают сбои в процессе сплайсинга (вырезания определенных нуклеотидов) множества транскриптов, в том числе транскриптов белка нейрофасцина 155.

Эта изоформа нейрофасцина специфична для клеток нейроглии и необходима для их правильного созревания. Впрочем, в молекулярной дифференцировке клеток нейроглии, в том числе и олигодендроцитов, по-прежнему остается множество неизученных моментов.

 


Текст: Елизавета Минина

m6A mRNA Methylation Is Essential for Oligodendrocyte Maturation and CNS Myelination by Xu, H., Dzhashiashvili, Y., Shah, A., Kunjamma, R. B., Weng, Y., Elbaz, B., … Popko, B. in Neuron. (2019)

doi:10.1016/j.neuron.2019.12.013 

День в истории: первооткрыватель олигодендроцитов и гомункулуса

На сегодняшнем дудле все любители нейронаук могли увидеть картинку с мозгом и портретом лысого человека. Сегодня исполнилось со дня рождения Уайлдера Грейвса Пенфилда, которого чаще…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 153: двенадцать олигодендроцитов

Учёные из Каролинского института (Швеция) обнаружили 12 типов олигодендроцитов в растущем головном мозге мышей. Результаты исследования, опубликованные в Science в 2016 году, могут сыграть важную…

«Намотка» изоляции нейронов

Перед вами — уникальный «моментальный снимок» процесса, который мы обычно наблюдаем в мозге в виде готового результата. Здесь показаны культивированные вместе нейроны (красный) и олигодендроциты (зелёный)….

Бывшие направляющие для нейронов

На этом снимке сетчатки желтым цветом показана удивительная клетка, о которой достаточно редко упоминают нейробиологи. Когда мы говорим о глии, мы вспоминаем астроциты, олигодендроциты, микроглию,…

День в истории: женщина, поставившая барьер между мозгом и кровью

Наша иммунная система не знает о присутствии в нашем организме мозга благодаря ему – гематоэнцефалическому барьеру (ГЭБ), концепция которого сформировалась ровно 100 лет назад. За…

Изоляция нейронов в прямом эфире

На этом снимке из февральского конкурса NeuroArt  мы видим фотографию достаточно с редкого ракурса — один олигодендроцит (зелёный) охватывает своими отростками аксоны нейронов (красный), формируя их…

Изоляция в головном мозге

Перед вами фотография самых редко упоминаемых клеток головного мозга. Даже нами. Посудите сами, если про нейроны у нас масса статей, равно как и про астроциты,…

Комикс о путешествиях нейромедиаторов

Много лет в рунете работает портал «Биомолекула». И каждый год он проводит конкурс «био/мол/текст». И каждый год на конкурс  представляют несколько прекрасных работ по нейротематике. Сегодня мы вспоминаем…