Группа исследователей из США, Италии, Франции и Великобритании на днях опубликовала в журнале Cerebral Cortex результаты детального исследования того, как переключается программа образования новых клеток между нейронами и астроцитами. Оказалось, что главную роль в определении судьбы стволовой клетки (станет ли она родоначальником нейронов, астроцитов или так и останется стволовой) играет белок Foxg1, причем механизм его действия одинаков у мыши и человека.
Зеленым показаны нейрональные стволовые клетки, а красным – зрелые астроциты, звездчатые глиальные клетки нервной системы. Credit: Cerebral Cortex Development Lab, SISSA
В ходе развития головного мозга и астроциты, и нейроны происходят из одной и той же группы стволовых клеток-предшественников коры мозга. Как определяется судьба стволовой клетки – станет ли она нейроном, астроцитом или останется после деления стволовой клеткой?
Согласно недавнему исследованию, один из ключевых белков, определяющих судьбу стволовой клетки – это белок Foxg1. Высокий уровень его экспрессии блокирует превращение стволовой клетки в астроцит, однако способствует самообновлению популяции стволовых клеток и образованию нейронов. Разумеется, Foxg1 не действует в одиночку: он управляет уровнем синтеза в клетке определенных транскрипционных факторов, а именно Couptf1, Sox9, Nfia и Zbtb20.
Ранее было известно, что в регуляторных областях генов этих транскрипционных факторов есть последовательности, которые распознаетFoxg1. Исследователи показали, что Foxg1 подавляет экспрессию этих транскрипционных факторов и блокирует превращение клетки в астроцит. Выяснилось также, что Foxg1 подавляет экспрессию белков, которые образуются в астроцитах и специфичны для клеток этого типа, а именно GFAP, S100b и Aqp4. Более того, Foxg1 не только непосредственно подавляет экспрессию «астроцитных» генов, но и опосредованно влияет на них, изменяя активность других белков, регулирующих их экспрессию. Когда же приходит время появляться астроцитам, уровень экспрессии Foxg1 в стволовых клетках падает.
Перечисленные выше результаты получены преимущественно на мышиных моделях. Однако, они не уникальны для грызунов: ученые показали, что те же механизмы переключения между образованием нейронов и астроцитов имеют место и в случае стволовых клеток коры головного мозга человека.
Так что, похоже, за переключением между нейронами и астроцитами стоит консервативный (по крайней мере для млекопитающих) механизм, главное действующее лицо которого – белок Foxg1.
Текст: Елизавета Минина
Foxg1 Antagonizes Neocortical Stem Cell Progression to Astrogenesis by Falcone, C., Santo, M., Liuzzi, G., Cannizzaro, N., Grudina, C., Valencic, E., … Mallamaci, A. in Cerebral Cortex (2019)., 1–16. https://doi.org/10.1093/cercor/bhz031
Нечасто картинка дня к нам приходит от читателей. На этой микрофотографии вы можете видеть деление астроцита в первичной культуре гиппокампа крыс. Как пишут авторы, первичная…
У некоторых веществ, входящих в состав каких-либо внутриклеточных процессов, иногда обнаруживаются весьма интересные и неожиданные функции. Например, у белка нестина – компонента цитоскелета в астроцитах,…
На этой флуоресцентной фотографии вы видите, как свеженародившиеся клетки Пуркинье в мозжечке (фиолетовые, читайте о них отдельную статью) выделяют особый белок, Sonic Hedgehog, для того…
Когда мы рождаемся, наш мозг обладает большой гибкостью. Наличие такой гибкости для роста и изменения дает незрелому мозгу способность адаптироваться к новому опыту и организовать свою…
Сегодня перед вами – смесь из клеток мозга, разных не просто по типу, но и по возрасту. Зеленым светятся нейрональные стволовые клетки, из которых можно…
Это изображение заняло третье место в конкурсе 2018 года среди сотрудников Института мозга Университета Квинсленда. На нем фиолетовым показаны глиальные клетки (астроциты), которые, помимо всех…
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,…
На этом снимке вы видите новое достижение биоинженерной мысли, 3D-пре-васкуляризированный скаффолд, который обрастают астроциты. Переведем на понятный русский: компания Prellis Biologics создала трёхмерный каркас, который снабжён…