Исследование дрозофилы раскрывает молекулярные детали того, как контролируется гибель клеток во время ремоделирования эпителиальной ткани.

Когда сложные многоклеточные организмы растут и развиваются, их ткани должны подвергаться ремоделированию. Когда новые клетки начинают размножаться, старые клетки необходимо удалить, чтобы освободить место и сохранить баланс и функцию тканей. Одним из примеров этого является брюшной эпителий дрозофилы (дрозофилы) во время метаморфоза, где личиночные эпидермальные клетки (LEC) заменяются гистобластами, которые являются предшественниками взрослых клеток.

В недавней статье, опубликованной в ПЛОС Биологиягруппа под руководством исследователей из Университета Осаки описывает новые молекулярные детали того, как тщательно координируется удаление LEC.

Во время развития дрозофилы LEC медленно начинают подвергаться апоптозу. На поздней стадии LEC быстро элиминируются с полной заменой гистобластами. Хотя важность этого процесса была четко определена, конкретные механизмы, контролирующие его, были неясны. Команда заинтересовалась тем, как на удаление LEC влияет эндоцитоз — процесс, посредством которого вещества поглощаются клетками.

«Наша группа недавно опубликовала исследование, показывающее, что снижение эндоцитарной активности может стимулировать определенные молекулярные события, которые приводят к апоптозу LEC», — говорит Кевин Юсван, ведущий автор исследования. «Это увеличило наш интерес к пути рецептора эпидермального фактора роста (EGFR), поскольку предыдущая работа показала, что он может регулироваться эндоцитозом».

Используя различные молекулярные и клеточные методы, команда обнаружила, что ускоренный апоптоз LEC, происходящий на поздних стадиях развития дрозофилы, включает переключение режима, при котором изолированный одноклеточный апоптоз переходит в более кластерный апоптоз. Интересно, что генетическое снижение уровня экспрессии EGFR приводит к повсеместной элиминации LEC на ранних этапах процесса развития, тогда как сверхэкспрессия EGFR приводит к снижению элиминации LEC.

«Дальнейшие исследования показали, что снижение активности киназы, регулируемой внеклеточными сигналами (ERK), нижестоящей молекулы EGFR, контролируется снижением эндоцитарной активности», — объясняет Дайки Уметсу, старший автор исследования. «Также стало ясно, что активность ERK имеет решающее значение для переключения апоптотического режима».

В частности, нормальные LEC, которые окружают один апоптозный LEC, демонстрируют временно повышенную активность ERK, которая блокирует гибель кластерных клеток. Однако пониженная эндоцитарная активность предотвращает эту более высокую активацию ERK, вызывая апоптоз LEC, который начинает происходить в кластерах, что в конечном итоге приводит к ускоренной скорости элиминации клеток.

«В этой области обычно считается, что кластерный апоптоз наносит вред организму», — говорит Юсван. «Наши данные противоречат этой гипотезе, предполагая, что кластерный апоптоз необходим для правильного и эффективного роста тканей».

Предоставляя молекулярные детали ремоделирования тканей у дрозофилы, это исследование также имеет более широкие последствия для здоровья. Это лучшее механистическое понимание регуляции апоптоза во время роста тканей поможет определить, как аномальная гибель клеток может привести к врожденным дефектам во время развития.