Замедленное деление клеток вызывает микроцефалию

Рождение человека требует миллиардов клеточных делений, чтобы превратиться из оплодотворенной яйцеклетки в ребенка. При каждом из этих делений генетический материал материнской клетки дублируется, чтобы равномерно распределяться между двумя новыми клетками. При первичной микроцефалии, редком, но серьезном генетическом заболевании, нарушается регуляция деления клеток, что препятствует правильному развитию мозга. Ученые из Женевского университета (UNIGE) в сотрудничестве с китайскими учеными продемонстрировали, как мутация одного белка, WDR62, препятствует правильному формированию кабельной сети, ответственной за разделение генетического материала на два. Поскольку деление клеток затем замедляется, мозг не успевает полностью сформироваться. Эти результаты следует прочитать в Journal of Cell Biology., пролили новый свет на деление клеток - феномен, также участвующий в развитии рака.

Деление клеток - важный механизм развития любого нового существа. Он четко регламентирован и требует согласования и контроля. С этой целью кабели, называемые «микротрубочками», позволяют генетическому материалу, упакованному в хромосомы, равномерно распределяться между двумя дочерними клетками. «Эти микротрубочки постоянно собираются и разбираются, чтобы в любой момент достичь своего необходимого размера», - объясняет Патрик Меральди, профессор кафедры физиологии клетки и метаболизма медицинского факультета UNIGE и координатор Центра трансляционных исследований онкогематологии (CRTOH). кто руководил этой работой. «Чтобы регулировать свой размер, клетка использует белок, катанин (от японского слова« катана », обозначающий меч), ​​отвечающий за сокращение микротрубочек до нужной длины».

Незначительная мутация с тяжелыми последствиями

Мутации любого из генов, участвующих в делении клеток, достаточно, чтобы вызвать аномально маленький мозг и серьезные нейрональные проблемы, тем самым сильно ограничивая автономию затронутых людей. Первичная микроцефалия часто связана с кровными союзами и затрагивает от 1 из 30 000 до 1 из 250 000 человек, в зависимости от региона мира.

Но как одна мутация может иметь такие серьезные последствия? И почему, если мутировавший ген так важен, это может повлиять только на развитие мозга? Первые ключи к ответу на эти вопросы пришли несколько лет назад, когда ученые обнаружили, что наиболее часто мутирующий ген микроцефалии, ASPM, участвует в расположении и функции катанина, молекулярного меча, ответственного за разрезание микротрубочек. «Но был ли это основной механизм микроцефалии или специфический только для этой мутации?» - спросила Аманда Геррейро, научный сотрудник лаборатории Патрика Меральди и первый автор исследования.

Катанин, важнейший молекулярный меч

Эксперименты in vitro с клеточными линиями показали, что второй по распространенности ген, участвующий в микроцефалии, WDR62, как и ASPM, необходим для локализации и функции катанина. Точно так же ученые заметили, что если катанин находится не в нужном месте в нужное время, микротрубочки становятся слишком длинными. Поскольку пространство ограничено, они подвергаются сжатию и приобретают S-образную форму, а не прямые и напряженные. Следовательно, когда микротрубочки должны тянуть хромосомы, чтобы равномерно распределить их в двух новых клетках, напряжение недостаточно велико, и одни хромосомы отстают от других. Небольшого нарушения регуляции механики деления клеток достаточно, чтобы замедлить распределение хромосом. Поскольку эта задержка рассматривается клетками как серьезный сбой, многие из них погибнут.микроцефалия .