Нервные стволовые клетки: белок AKNA

Использование стволовых клеток для восстановления органов является одной из главных задач современной регенеративной медицины. Ученые из Helmholtz Zentrum München и Ludwig Maximilian University of Munich (LMU) обнаружили, что белок AKNA играет ключевую роль в этом процессе. Например, он контролирует поведение нервных стволовых клеток через механизм, который также может быть применен в образовании метастаз. Исследование было опубликовано в журнале Nature.

Исследовательская группа во главе с профессором доктором Магдаленой Гетц, директором Института исследования стволовых клеток (ISF), хотела определить факторы, которые регулируют поддержание или дифференциацию нервных стволовых клеток. Для этого ученые выделили нервные стволовые клетки, которые либо самообновляются и генерируют дополнительные нервные стволовые клетки, либо дифференцируются. «Мы обнаружили, что белок AKNA присутствует в более высоких концентрациях в стволовых клетках, которые генерируют нейроны», – объясняет исследователь ISF Герман Камарго Ортега, соавтор исследования вместе с доктором Свеном Фальком. «Наши эксперименты показали, что низкий уровень белка AKNA заставляют стволовые клетки оставаться в нише стволовых клеток, тогда как более высокий уровень стимулирует их выходить из ниши.

Белок AKNA регулирует миграцию клеток в зону амплификации и из нее там, где на снимке видно много зеленых клеток.
Фото: Helmholtz Zentrum München

Ученые были удивлены, обнаружив положение белка AKNA именно в центросоме, органелле внутри клетки, которая выступает в качестве главного архитектора для организации цитоскелета и регулирует деление клеток. «Мы обнаружили, что для этого белка изначально была опубликована неправильная последовательность», – сообщает Свен Фальк. «Тем не менее, наша работа ясно показала, что Белок AKNA находится непосредственно в центросоме». Исследователи смогли показать, что белок AKNA рекрутирует и закрепляет микротрубочки на центросоме. Это ослабляет связи с соседними клетками и способствует отрыву и миграции из ниши стволовых клеток.

«Наши эксперименты показывают, что эта функция также играет важную роль в процессе, известном как переход от эпителия к мезенхиме, или сокращенно ЭМП – эпителиально-мезенхимальный переход», – объясняет руководитель исследования Магдалена Гётц. «В этом процессе клетки отделяются от кластера, пролиферируют и начинают мигрировать. Это происходит, например, когда стволовые клетки мигрируют с образованием новых нейронов, но это также может быть вредным при заболевании, например, когда раковые клетки покидают опухоль с образованием метастазы в других частях тела. «Таким образом, новый механизм, который мы определили при изучении функции белка AKNA, играет ключевую роль в широком спектре медицинских процессов». На следующем этапе исследовательская группа планирует изучить роль белка AKNA в других стволовых клетках и в иммунной системе.

Дополнительная информация

* Белок AKNA является фактором транскрипции AT-крючка. Транскрипционный фактор – это белок, который связывается с ДНК и регулирует транскрипцию одного или нескольких генов.

** Эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) обозначает переход из эпителиальных клеток (например, кожи, тканей железы или слизистых оболочек) в клетки с мезенхимальными свойствами. Мезенхима – это развивающаяся ткань, демонстрирующая высокую скорость деления клеток.

Germán Camargo Ortega, Sven Falk, Pia A. Johansson, Elise Peyre, Loïc Broix, Sanjeeb Kumar Sahu, William Hirst, Thomas Schlichthaerle, Camino De Juan Romero, Kalina Draganova, Stanislav Vinopal, Kaviya Chinnappa, Anna Gavranovic, Tugay Karakaya, Thomas Steininger, Juliane Merl-Pham, Regina Feederle, Wei Shao, Song-Hai Shi, Stefanie M. Hauck, Ralf Jungmann, Frank Bradke, Victor Borrell, Arie Geerlof, Simone Reber, Vijay K. Tiwari, Wieland B. Huttner, Michaela Wilsch-Bräuninger, Laurent Nguyen, Magdalena Götz. 

The centrosome protein AKNA regulates neurogenesis via microtubule organization.

Nature, 2019; DOI: 10.1038/s41586-019-0962-4