Нагараджу Дханьяси из группы Виджайрагхавана сотрудничал с проф. Бен-Цион Шило и доктор.
Эяль Шейтер из Института науки Вейцмана, Израиль, который также исследует процессы, управляющие слиянием миобластов у мух и мышей. Чтобы изучить процесс с высоким разрешением, необходимо было получить изображения на электронном микроскопе (ЭМ). Это позволило исследователям реконструировать этапы динамического процесса слияния миобластов, где была тщательно изучена структура сливающихся мембран.
Работа включала молекулярную биологию и современные методы электронной микроскопии, которые были выполнены в сотрудничестве с лабораторией ЭМ Института Вейцмана. Исследования команды привели к описанию событий во время слияния отдельных миобластных клеток с мышечными клетками, которое было опубликовано в октябрьском номере. выпуск журнала Cell Biology.
Большая часть наших знаний о слиянии миобластов с образованием многоядерных мышечных волокон получена в результате исследований развития трубчатых мышц личинок дрозофилы. Однако механизмы, управляющие миогенезом (образованием мышечных волокон) поперечно-полосатых мышц скелетной мускулатуры позвоночных, не очень ясны. В этом исследовании основное внимание уделяется событиям, происходящим при слиянии миобластов у дрозофилы во время формирования летных мышц. Эти мышцы служат особенно привлекательной моделью, поскольку их программа развития и организация их мышечных волокон напоминают ключевые аспекты миогенеза скелета позвоночных.
«Эта работа на самом деле является продолжением исследований, проведенных более ранними учениками Виджая — Приянканой Мукеркджи и Раджешем Гунаге», — говорит Нагараджу Дханьяси, первый автор статьи. «Приянкана начал эту работу с исследования роли различных гибридных белков с помощью конфокальной микроскопии в миогенезе летных мышц дрозофилы. Эта работа также была совместной с Drs. Шило и Шейтер. Раджеш установил наличие стволовых клеток в мышцах дрозофилы, похожих на сателлитные клетки в мышцах позвоночных.
Это подготовило почву для ответа на вопросы о регенерации мышц позвоночных в модельной системе дрозофилы."Использование дрозофилы в качестве модели дает множество преимуществ — крошечная муха легко выращивается и поддается огромному количеству генетических манипуляций. Несмотря на это, изучение миогенных процессов в летательных мышцах отставало, в первую очередь из-за отсутствия инструментов для генетической манипуляции на более поздних этапах развития. «С появлением технологии РНКи эта проблема была решена, и мы смогли детально изучить процесс слияния миобластов», — говорит Дханьяси.
Исследование показывает, что слияние миобластов с существующими мышечными волокнами, называемыми мышечными трубками, следует за набором отдельных этапов, требующих связи между трансмембранными элементами и актиновым цитоскелетом. Элегантная серия экспериментов позволила исследователям очертить ультраструктурные детали серии дискретных шагов в этом событии.
Процесс начинается со связывания миобластов с поверхностью существующей мышечной трубки с помощью множества белков клеточной адгезии, процесс, известный как аппозиция. После наложения миобластная мембрана уплощается, чтобы увеличить ее поверхность контакта с мышечной трубкой.
Было показано, что для этого этапа требуются элементы цитоскелетного аппарата клетки. Третий шаг в этом процессе является решающим, когда мембрана миобласта и поверхность миотрубки очень близко друг к другу в состоянии, известном как «плотное прилегание». Плотное прилегание образует несколько областей межклеточных контактов, называемых «участками зарождающейся поры».
Эти контактные области образуют поры слияния, в которых сливаются клеточные мембраны миобластов и мышечных трубок. Поры слияния в конечном итоге расширяются до тех пор, пока миобласт полностью не встроится в растущую мышечную трубку.
Дальнейшие исследования, вероятно, будут включать подробные исследования механизмов образования пор слияния и выявление молекулярных игроков, участвующих в образовании пор. «Мы считаем, что клеточные и молекулярные механизмы, раскрытые в этом исследовании, а также в будущих исследованиях, являются высоко консервативными, и поэтому также применимы в системах позвоночных.
Таким образом, это исследование, вероятно, предоставит ключевые идеи для понимания процессов развития и восстановления мышц », — говорит Дханьяси.