В восстановление миелиновой оболочки вовлечен сигнальный путь Wnt

Ученые из США обнаружили, что белок Daam2, фосфорилированный в позициях S704 и T705, подавляет активность сигнального пути Wnt в олигодендроцитах (ОЛ) на ранних стадиях и способствует их дифференцировке, но впоследствии замедляет процесс образования миелина. В то же время белок CK2α выполняет роль киназы, фосфорилирующей Daam2. В мышиных моделях повреждения белого вещества мозга было установлено, что сверхэкспрессия CK2α и фосфорилирование Daam2 способствуют восстановлению тканей. Эти результаты позволили определить новую функцию CK2α.

ОЛ — это клетки центральной нервной системы, производящие миелиновую оболочку нервных клеток. Потеря самих ОЛ или миелина считается ранним признаком нейродегенеративных заболеваний, таких как рассеянный склероз или гипоксически-ишемическая энцефалопатия. Предшественники ОЛ рекрутируются в очаг поражения белого вещества мозга, но секреторные молекулы соседних тканей блокируют их дальнейшую дифференцировку. Важную роль в этом процессе играет сигнальный путь Wnt, активация которого при некоторых заболеваниях и травмах белого вещества мозга приводит к остановке выработки миелина. До сих пор воздействие на регуляторы Wnt с помощью генетических моделей давало противоречивые результаты из-за сложности процессов и возможной вовлеченности других сигнальных путей. В усилении сигнального пути Wnt играет роль белок-формин Daam2.

В новом исследовании авторы изучили эффект фосфорилирования белка Daam2 на процесс дифференциации ОЛ. С использованием методов иммунопреципитации и масс-спектрометрии они выявили фосфорилирование аминокислот S704 и T705 в домене FH2 белка Daam2. Исследование было проведено на клетках-предшественниках ОЛ. Ученые показали, что мутации S704A/T705A, препятствующие фосфорилированию, подавляют дифференциацию ОЛ. В то же время мутации S704E/T705E, имитирующие фосфорилирование в этих позициях, напротив, усиливают дифференциацию ОЛ. Эти результаты подтверждены на модели мышей с мутацией S704E/T705E белка Daam2 (Е-мутанты), у которых наблюдали увеличение числа зрелых ОЛ.

Результаты показывают, что фосфорилирование аминокислот S704 и T705 белка Daam2 может изменять его функции при дифференциации ОЛ. Для выявления молекулярных особенностей, лежащих в основе процессов дифференциации Е-мутантов, был проведен анализ транскриптома с использованием РНК-секвенирования. Анализ генов, различно экспрессированных в клетках мозга мышей дикого типа и Е-мутантов, показал, что мутации S704E/T705E влияют на гены, связанные с процессированием белков в эндоплазматическом ретикулуме и обменом липидов, а также на гены, связанные с сигнальными путями, включая путь Wnt. На основе этих и других экспериментов авторы пришли к выводу, что фосфорилирование S704 и T705 Daam2 регулирует путь Wnt ОЛ и влияет на дифференциацию и созревание этих клеток. В частности, фосфорилирование Daam2 угнетает активацию пути Wnt ранних ОЛ.

«Это интересно, мы обнаружили, что фосфорилирование Daam2 по-разному влияет на отдельные стадии развития олигодендроцитов: на ранних стадиях оно ускоряет преобразование предшественников ОЛ в глиальные клетки, но на более поздних стадиях оно замедляет их созревание и подавляет способность вырабатывать миелин», — сказала доктор Хюн Кён Ли, руководитель исследования, доцент Медицинского колледжа Бэйлора.

Авторы исследовали механизм фосфорилирования белка Daam2 в ОЛ под действием CK2α-киназы. Они отметили, что CK2α взаимодействует с Daam2 и фосфорилирует его в позициях S704 и T705. Фосфорилируя Daam2, CK2α стимулирует дифференциацию ОЛ, что было подтверждено как на клеточной модели, так и на мышах. В эксперименте с мышами, моделирующими гипоксическую травму мозга, было выявлено, что фосфорилирование Daam2 улучшает восстановление белого вещества мозга после повреждения. Обнаружено, что мутации S704E/T705E Daam2 приводят к увеличению числа зрелых ОЛ и прекурсоров ОЛ в пораженной области, впоследствии ученые наблюдали улучшение миелинизации и восстановление социального поведения. Кроме этого, авторы создали мышиную модель, имитирующую повреждения при рассеянном склерозе. В результате они обнаружили, что CK2α-индуцированное фосфорилирование Daam2 способствует ремиелинизации и восстановлению белого вещества после повреждения.

Полученные результаты открывают новые терапевтические возможности, которые могут быть нацелены на CK2-киназу: контролируя уровень ее экспрессии, можно регулировать выживание ОЛ в острой фазе повреждения белого вещества и дифференцировку ОЛ на стадии выздоровления.

Остеокальцин обеспечивает нормальную миелинизацию в мозге мыши