Фактор обмена гуаниновых нуклеотидов контролирует миграцию клеток в эмбриональной мезодерме

В Nature Communications опубликована статья, посвященная факторам миграции мезодермальных клеток в мышиных эмбрионах. Руководитель исследования Татьяна Омельченко, старший научный сотрудник Мемориального онкологического центра Слоуна-Кеттеринга (США), оптимизировала метод наблюдения за поведением отдельных клеток в живых мышиных эмбрионах, помеченных флуоресцентными белками. Ученые использовали сверхчувствительный лавинный фотодиодный детектор Perkin Elmer, который позволяет длительное наблюдение за развивающимся эмбрионом. Они определили, что клетки мезодермы, формирующиеся в результате эпителиально-мезенхимального перехода в момент гаструляции, внедряются трехслойным фронтом между эпителием эпибласта и висцеральной энтодермой.

Известно, что нарушения в эмбриональной мезодерме происходят при мутациях в генах, ответственных за сигнальные молекулы и их внутриклеточных партнеров, включая малые ГФТазы RhoA и Rac1. Основываясь на своих предыдущих наблюдениях о том, что Rac1 и его фактор обмена гуаниновых нуклеотидов β-Pix (продукт гена Arhgef7) незаменимы для раннего эмбрионального развития у мышей, ученые сконцентрировались на изучении дефекта миграции мезодермальных клеток в эмбрионах с нокаутированным β-Pix в клетках эпибласта.

Было показано, что β-Pix регулирует организацию мезодермы в эмбрионах и необходим для ее нормальной миграции в антериальном направлении. В изолированных мезодермальныx культурах индивидуальные клетки с мутантным β-Pix перемещаются в случайных направлениях и сталкиваются между собой, тогда как нормальные клетки координированно мигрируют к периферии субстрата. Основным морфологическим дефектом в мутантной культуре является отсутствие ведущей ламеллоподии, характерной для нормальных клеток. Формирование отростков клетками мезодермы нарушено и в живых эмбрионах с мутантным эпибластом. Трехмерная реконструкция живых видеоизображений показала, что вместо подвижных филоподий и классически вытянутой мезенхимальной формы мутантные клетки выпускают короткие отростки и сохраняют округлую форму. Предположительно, именно этот морфологический дефект приводит к нарушению координации между индивидуальными клетками и окружающими структурами и препятствует коллективной миграции.

«Мы уже знали, что β-Pix незаменим для процесса коллективной миграции в эмбриональной энтодерме. Теперь мы показали, что этот консервативный механизм оперирует и в клетках формирующейся мезодермы, — объясняет Татьяна Омельченко. — Интересно разобраться, разница в активности каких рецепторов или сигнальных каскадов определяет специализацию в направлении этих клеточных потоков».