Организмы, органы и ткани представляют собой сложные трехмерные системы, состоящие из тысяч клеток различных типов. Во время эмбрионального развития позвоночных каждой клетке требуется информация о положении, в котором она расположена в ткани. Эта информация о положении позволяет ячейке развить определенный тип ячейки для последующего выполнения правильной функции. Эта информация передается через сигнальные молекулы, так называемые морфогены.
Эти морфогены неравномерно распределены в ткани, их концентрация варьируется. Различные концентрации активируют различные гены в клетке-мишени.
Клетки в развивающейся центральной нервной системе получают информацию о своем положении от сигнальных молекул, принадлежащих к семейству белков Wnt.
Концентрация белков Wnt определяет, дифференцируется ли клетка в клетку переднего или заднего мозга. «Распределение этих сигнальных молекул необходимо точно контролировать», – сказал доктор. Штеффен Шольпп, руководитель исследовательской группы Института токсикологии и генетики KIT (ITG), объясняет:. «Малейшие изменения концентрации или направления транспортировки могут вызвать серьезные повреждения, такие как массивные пороки развития во время эмбрионального развития или образование рака."
Впервые рабочая группа Dr. Штеффен Шолпп показал, что белки Wnt передаются специфически через длинные клеточные выступы, так называемые филоподии. В журнале Nature Communications ученые сообщают, что сигнальные факторы воздействуют только на кончики филоподий. Таким образом, сигнализация может начаться сразу после контакта.
Факторы передачи сигналов связываются с соответствующими рецепторами клетки-мишени и вызывают правильный клеточный ответ. «Теперь исходная клетка может точно решить, какая клетка-мишень получает, сколько сигнального белка и в какое время», – объясняет Шолпп. Исследователи KIT изучают клеточные линии рыбок данио и человека и преуспели в воспроизведении или уменьшении филоподий и анализе результирующих изменений сигнальных свойств морфогенов Wnt.