«Победитель берет на себя все, проигравший остается маленьким» — это относится не только к известной песне ABBA, но и к развитию животных. Часто группа ячеек начинается с одного и того же. Но затем одна клетка тормозит своих соседей, посылая тормозящие сигналы, которые останавливают их дифференцировку. 

MPC (красный), окруженный клетками гранулезы (зеленый), с которыми он конкурирует. Фото: Пэн Ся

«Победившая» ячейка, в конце концов, отличается от своих соседей. До настоящего времени единственным механизмом передачи сигналов, который, как известно, ответственен за такое латеральное ингибирование, был путь передачи сигналов Notch-Delta. Постдок Пенг Ся и профессор Карл-Филипп Гейзенберг из Института науки и технологий Австрии (IST Austria) описали новый механизм бокового торможения в публикации в сегодняшнем выпуске Cell., В фолликулах яичников рыбок данио клетки гранулезы в оболочке, которые окружают ооцит, не используют сигнальный путь Notch-Delta для латерального ингибирования, но конкурируют механически — выигрышная клетка растет быстрее и ингибирует рост своих соседей, механически сжимая их, тем самым становясь единственной клеткой-предшественником микропиле — клеткой, которая впоследствии играет важную роль для оплодотворения яйцеклетки.

Самая большая клетка сжимает своих соседей, чтобы ингибировать передачу сигналов TAZ

Клетки гранулезы окружают яйцо данио. Одна клетка среди этой группы становится заметно другой; это намного больше, чем все остальные — это клетка-предшественник микропиле (MPC). Постдок Пенг Ся и Карл-Филипп Гейзенберг намеревались понять, как MPC дифференцируется среди всех клеток гранулезы, которые могут принять эту судьбу.

Ранние эксперименты показали, что сигнальный путь Notch-Delta, который отвечает за латеральное ингибирование в большинстве ситуаций во время развития, не участвует в процессе, который определяет MPC. Однако то, как MPC растет и давит на соседние клетки, заставляет исследователей идти по следующему пути: они решили проверить, играет ли эта борьба за пространство роль.

С их экспериментальной установкой исследователи измерили напряжение в развивающейся ткани и обнаружили, что MPC явно сжимает своих соседей. Затем исследователи отключили ПДК для наблюдения за тем, что происходит в его отсутствие.

Обычно, по мере развития MPC, сигнальный путь, который реагирует на механические стимулы, называемые YAP / TAZ, активен в MPC, тогда как он менее активен в окружающих клетках. Как только исследователи вывели MPC, белок TAZ снова стал активным в окружающих клетках. И ячейки снова начали конкурировать друг с другом: одна ячейка становилась все больше, побеждая в гонке, чтобы стать новым MPC. «Это имитирует естественный процесс, который мы видим по мере развития яйца. Когда мы возьмем MPC, другая ячейка будет играть свою роль, снова быстро растя и сжимая своих соседей », — говорит первый автор Пэн Ся. «В развитии MPC латеральное ингибирование не проходит путь Notch, а опосредуется механическими сигналами, которые контролируют, насколько активен белок TAZ».

диночных клеток-предшественников в слое гранулезных клеток опосредуется латеральным торможением

Во время оогенеза рыбок данио спецификация судьбы одиночных клеток-предшественников в слое гранулезных клеток опосредуется латеральным торможением, вызванным механическими силами, что приводит к ядерному исключению активатора транскрипции TAZ в соседних клетках. Изображение «кунг-фу» иллюстрирует взаимодействие между клеткой-предшественником и окружающими ее клетками. Фото: Цянь Чжан и Пэн Ся

Микропиль формирует туннель через скорлупу яйца, чтобы позволить оплодотворение

Ся и Гейзенберг также раскрыли причину, по которой ПДК становится таким большим. Передача сигналов TAZ в MPC не только запускает рост клеток, но также приводит к отложению внеклеточного матрикса вокруг MPC, что, в свою очередь, через рецепторы адгезии Integrin способствует активности TAZ в MPC. Эта положительная обратная связь в конечном итоге приводит к гиперактивации TAZ в MPC и ее быстрому росту.

Большой размер ПДК важен для его будущей функции по формированию туннеля через скорлупу яйцеклетки, окружающую яйцеклетку, через которую сперма может достигать яйцеклетки для оплодотворения. У рыб с мутацией в TAZ MPC не развивается должным образом. Яйца либо не имеют туннелей, либо странно образованных туннелей, и сперматозоиды не могут в них попасть — следовательно, клетки не оплодотворяются, что решает вопрос, почему эта рыбная линия бесплодна.

По материалам phys.org