Для формирования ресничек и функционирования цитоскелета необходим комплекс NSL

Реснички выполняют в клетке самые разнообразные функции и играют важную роль во многих сигнальных путях. Правильная сборка, поддержание и функционирование ресничек зависят от процесса, называемого интрацилиарным (внутриресничным) транспортом. Мутации генов, кодирующих компоненты этого механизма, могут приводить к развитию цилиопатий. Недавно ученые идентифицировали комплекс NSL, который регулирует транскрипцию генов, обеспечивающих интрацилиарный транспорт в различных типах клеток.

В состав комплекса NSL входят гистонацетилтрансферазы KANSL2 и KANSL3. Его функции в раннем развитии хорошо описаны. Известно, в частности, что отсутствие этого комплекса приводит к нарушению формирования эритроцитов, а в нейронах зародыша – к нарушениям липидного метаболизма, а также разрушению сосудов в нервной ткани. Авторы новой работы, опубликованной в Science Advances, впервые определили функции NSL в полностью дифференцированных клетках. Как оказалось, комплекс необходим для формирования ресничек, а его отсутствие нарушает работу почек.

Исследователи изучили функции компонентов NSL-комплекса, KANSL2 и KANSL3, на гломерулярных подоцитах и мышиных эмбриональных фибробластах. Чтобы определить функции этих белков в дифференцированных подоцитах, ученые получили мышей с нокаутом Kansl2 или Kansl3 в почках. Такие мыши экспрессировали Cre-рекомбиназу под контролем промотора, специфичного для подоцитов. Этот промотор становится активен, начиная с 14,5 дня эмбрионального развития, когда структура зрелых подоцитов уже сформирована. До возраста двух недель эти мыши по соотношению альбумина к креатинину в моче не отличались от мышей дикого типа, однако далее у них развивалась прогрессирующая протеинурия, и в возрасте от 7,5 до 10 недель мыши умирали. Причиной смерти была прогрессирующая гломерулопатия.

Дальнейшее исследование показало, что ее причиной становилась пониженная экспрессия генов, связанных с формированием ресничек и микротрубочковым транспортом в отсутствие Kansl2 или Kansl3 в подоцитах. Результат оказался неожиданным, поскольку в дифференцированных подоцитах отсутствуют реснички. Кроме того, в предыдущих исследованиях не была выявлена связь между их формированием и комплексом NSL. Примерно 70% генов снижали свою экспрессию и при нокауте Kansl2, и при нокауте Kansl3 в подоцитах.

Почему снижение экспрессии генов, ассоциированных с ресничками, приводит к таким последствиям, если подоциты и так в норме не экспрессируют реснички? Дополнительный анализ показал, что многие гены из числа тех, что связаны с микротрубочками и функционально связаны с NSL, участвуют в других процессах, таких как интрацилиарный транспорт, и отсутствие Kansl2 или Kansl3 приводит к значительным транскриптомным изменениям в подоцитах.

Используя мышиные эмбриональные фибробласты и подоциты, авторы работы показали, что и в делящихся, и в постмитотических клетках комплекс NSL регулирует транскрипцию генов, связанных с интрацилиарным транспортом. Более того, NSL мыши и человека функционируют сходным образом. Анализ транскриптомных данных клеток линии THP-1 с нокдауном KANSL2 или KANSL3 подтвердил, что в снижение уровня экспрессии этих генов или ее отсутствие приводит к сходным последствиям для транскриптома у человека и мыши. Кроме того, у клеток, в норме имеющих реснички, нокаут Kansl2 приводил к их отсутствию — это ученые продемонстрировали на мышиных эмбриональных фибробластах. Именно Kansl2, как оказалось, поддерживает целостность комплекса NSL.

На примере подоцитов, выращиваемых в культуре, исследователи продемонстрировали, что отсутствие NSL приводит еще и к нарушениям в динамике микротрубочек. Эти компоненты цитоскелета отвечают за механическую стабилизацию клетки и внутриклеточный транспорт между различными органеллами. Кроме того, зрелые подоциты имеют специализированные клеточные отростки, функционирование которых зависит от цитоскелета. Именно нарушения его работы, вызванные дефицитом комплекса NSL, приводили к дисфункции подоцитов и вызывали гломерулопатии у мышей в данной работе.

Взаимодействие подопланина с рецептором тромбоцитов приводит к повреждению клеток почек