Как фермент пробуждает стволовые клетки мозга

Сингапурские иссследователи, работающие с  одним из ферментов личинок мух-дрозофилы, обнаружили, что он играет важную роль в Пробуждении стволовых клеток мозга от их спящего «спокойного» состояния, позволяя им размножаться и генерировать новые нейроны. Опубликованное в журнале EMBO Reports исследование, проведенное  совместным медицинским факультетом Университета Дьюка и Национального университета Сингапура (Duke-NUS Medical School), может помочь прояснить, как возникают некоторые расстройства нейродинамического развития, такие как аутизм и микроцефалия.

Когда в мозге личинки плодовой мухи активируются неподвижные нейрональные стволовые клетки, они могут генерировать новые нейроны. На фотографии ядро покоящихся нейрональных стволовых клеток помечено пурпурным маркером нейрональных стволовых клеток Deadpan, а контур клетки gомечен зеленым. Credit: Wang Hongyan

Pr-set7 в организме личинки мухи дрозофилы — это фермент, участвующий в поддержании стабильности генома, репарации ДНК и регуляции клеточного цикла, а также в включении или выключении различных генов. Этот белок, который имеет несколько различных названий, сохранился в значительной степени неизменным по мере эволюции видов. Профессор Ван Хунань, профессор и заместитель директора программы неврологии и поведенческих расстройств Duke-NUS, и ее коллеги задались целью понять функцию белка во время развития мозга.

«Генетические варианты человеческой версии Pr-set7 связаны с нарушениями нейроразвития, с типичными симптомами, включая умственную отсталость, судороги и задержку развития, — поясняет профессор Ван. — Наше исследование является первым, чтобы показать, что Pr-set7 способствует реактивации нейрональных стволовых клеток и, следовательно, играет важную роль в развитии мозга».

Нейрональные стволовые клетки обычно переключаются между состояниями покоя и пролиферации. Поддержание равновесия между этими состояниями очень важно. Большинство нейрональных стволовых клеток в мозге взрослых млекопитающих находятся в состоянии покоя. Они реактивируются, чтобы генерировать новые нейроны в ответ на раздражители, такие как травма, присутствие питательных веществ или физические упражнения. Однако нервные стволовые клетки постепенно теряют свою способность к размножению с возрастом и в ответ на стресс и тревогу.

Ван и ее коллеги изучали, что происходит, когда ген, кодирующий Pr-set7, отключается в мозге личинок мух-дрозофил. Они обнаружили, что это вызывает задержку реактивации нервных стволовых клеток из их покоящегося состояния. Чтобы реактивировать нервные стволовые клетки, Pr-set7 должен включить по крайней мере два гена: циклин-зависимую киназу 1 (cdk1) и так называемую «земную» (Earthbound) киназу1 (Ebd1). Ученые обнаружили, что чрезмерная экспрессия белков, кодируемых этими генами, приводила к реактивации нервных стволовых клеток даже при выключении гена Pr-set7. Эти данные показывают, что Pr-set7 связывается с генами cdk1 и Ebd1 для активации сигнального пути, который реактивирует нервные стволовые клетки из их спокойного состояния.

«Поскольку Pr-set7 сохраняется у разных видов, наши результаты могут способствовать пониманию роли его аналога у млекопитающих в пролиферации нервных стволовых клеток и связанных с ней нарушениях нейроразвития, — говорит Ван».

Как сообщается, сейчас в настоящее время ученые экстраполируют это исследование, чтобы понять форм  гена Pr-set7, присущих млекопитающим  человеку, именуемых SETD8 и KMT5A соответственно, в развитии мозга.

Текст: Алексей Паевский

“Histone lysine methyltransferase Pr‐set7/SETD8 promotes neural stem cell reactivation” by Wang Hongyan et al. EMBO Reports