Нормальное развитие мозга требует точного взаимодействия между нейронными и ненейрональными (также называемыми глиальными) клетками. В новом исследовании исследователи из Университета Цукубы показали, как потеря протеин-аргининметилтрансферазы (PRMT) 1 вызывает нарушения в глиальных клетках и влияет на правильное развитие мозга.
PRMT модифицируют определенные аминокислоты других белков, регулирующих ключевые клеточные функции, такие как выживание, пролиферация и развитие. Из многих членов семейства PRMT, которые были идентифицированы на сегодняшний день, PRMT1 является одним из наиболее распространенных и контролирует развитие тканей и продолжительность жизни, а также реакции на стресс. Поскольку полный нокаут PRMT1, i.е., потеря белка во всех тканях во время развития приводит к нарушению эмбрионального развития, в последнее время тканеспецифический нокаут PRMT1 подвергается все более пристальному изучению, чтобы понять, как PRMT1 способствует развитию и функционированию тканей.
"Ранее мы обнаружили, что PRMT1 имеет решающее значение для функции одного типа глиальных клеток, олигодендроцитов, во время развития мозга," говорит автор исследования профессор Акиёси Фукамизу. "Целью этого исследования было понять, как другие глиальные клетки могут способствовать фенотипу гипомиелинизации, который мы наблюдаем у мышей с условным нокаутом PRMT1."
Для достижения своей цели исследователи использовали ту же модель мыши, что и в их предыдущем исследовании, в котором PRMT1 был отключен в нервных стволовых клетках (NSC) и клетках, происходящих из NSC. К ним относятся олигодендроциты и астроциты, но не микроглия, все из которых являются важными типами глиальных клеток в головном мозге. Исследователи выполнили РНК-секвенирование внешней области мозга, называемой корой, где эти клетки находятся у новорожденных мышей с нокаутом PRMT1. Таким образом, они смогли изучить изменения в экспрессии генов в головном мозге мышей, лишенных PRMT1. Интересно, что исследователи обнаружили повышенную экспрессию генов, регулирующих воспаление, что указывает на участие астроцитов и микроглии. Присмотревшись к маркерам воспаления, исследователи обнаружили, что среди группы маркеров воспаления экспрессия интерлейкина-6, в частности, была значительно увеличена у мышей с нокаутом PRMT1.
Затем исследователи спросили, как увеличивается воспаление в головном мозге новорожденных мышей, лишенных PRMT1, и внимательно изучили астроциты и микроглию. Анализируя мозг на маркеры астроцитов и микроглии, они обнаружили признаки продолжающегося тяжелого воспаления: массивный астроглиоз, который представляет собой увеличение количества астроцитов и увеличение количества микроглии. Последнее особенно интересно, потому что микроглия не происходит из NSC и, следовательно, демонстрирует нормальную экспрессию PRMT1.
"Это поразительные результаты, которые показывают, как один-единственный белок контролирует такие важные процессы развития в головном мозге. Наши результаты позволяют по-новому взглянуть на молекулярный контроль развития мозга," говорит первый автор, доцент Мисузу Хашимото (Университет Гифу).