Результаты опубликованы в онлайн-журнале Nature Communications. Старший автор Ананд Сваруп, доктор философии, руководитель лаборатории нейробиологии — нейродегенерации и восстановления NEI.
Ведущий автор Шоби Велери, доктор философии, является научным сотрудником лаборатории.Реснички отвечают за коммуникацию между клетками и играют ключевую роль в рецепторных клетках сенсорных систем. Например, они необходимы для обнаружения запаха в носу и восприятия света глазами.
Поскольку реснички являются таким ключевым элементом клеток, дефекты генов, которые участвуют в развитии или функционировании ресничек, могут вызывать сложные синдромы с участием множества органов и тканей.Синдромы Барде-Бидля и Жубера являются примерами цилиопатий с такими симптомами, как глухота, заболевание почек и дегенерация сетчатки. Синдром Меккеля — это цилиопатия, поэтому опасные дети с генетическим дефектом редко доживают до срока.На отдельных клетках реснички растут из базального тела, круглая вмятина на внешней мембране действует как платформа.
Поддерживающие структуры, называемые дистальными и субдистальными придатками, которые похожи на аркбутаны, поддерживающие собор Нотр-Дам, закрепляют платформу в базальном теле, обеспечивая рост ресничек. После закрепления структуры, образующие ресничку, начинают выходить за пределы участка. Внутри находятся различные белки, необходимые для поддержания ресничек.
Cc2d2a, как полагают, производит структурный белок, необходимый для роста ресничек, но его точные функции неясны.Исследователи разработали мышь, лишенную Cc2d2a, для исследования этого гена.Когда они посмотрели на ткани мутантных мышей на очень ранних стадиях развития, исследователи обнаружили очень мало ресничек или совсем не обнаружили их, предполагая, что ген играет критическую роль на раннем этапе. Присмотревшись к тому месту, где должны располагаться реснички, исследователи увидели, что поддерживающие структуры, необходимые для роста ресничек, либо полностью отсутствуют, либо ненормальны.
В других экспериментах исследователи обнаружили, что отсутствие Cc2d2a влияет на активность других генов и белков, участвующих в развитии нервной системы мышей, включая ключевой сигнальный белок, sonic hedgehog.«Этот ген, по-видимому, играет ключевую роль в создании структурной поддержки для развития ресничек. Без этой поддержки реснички не закрепляются в клетке», — сказал доктор Сваруп. «Это все равно, что пытаться построить дом без фундамента. Это большой структурный дефект».
Изучение функции и структуры ресничек стало активной областью исследований, затрагивающих множество различных органов и биологических систем. Было обнаружено более 50 генов, включая Cc2d2a, которые в случае дефекта могут приводить к аномальному развитию ресничек и цилиопатии у людей.
Продолжая изучать, как эти гены работают и взаимодействуют, доктор Сваруп сказал, что он надеется получить дальнейшее понимание не только того, как дефекты генов, связанных с развитием ресничек в сетчатке, вызывают проблемы со зрением, но и более широкое влияние этих дефектов на систему организма и органы.