Ученые выявили новую сигнальную систему в первичных ресничках, связанную с врожденными пороками сердца

Ученые из Университета Копенгагена выявили ранее неизвестный сигнальный механизм на поверхности клеток, локализованный в первичных ресничках — микроскопических структурах, напоминающих «антенны», которые присутствуют на большинстве клеток организма. Этот механизм может объяснять возникновение врожденных пороков сердца и сопутствующих аномалий других органов.

Ключевые белки в ресничной сигнализации

В ходе исследования было установлено, что три белка — TAK1, TAB2 и PKA-Cα — образуют сигнальный центр внутри первичной реснички и играют существенную роль в развитии сердца. Согласно пояснению профессора биологии Сёрен Творуп Кристенсена из Департамента биологии, эти белки выступают в роли молекулярных инструкций, определяющих время и способ дифференцировки стволовых клеток в кардиомиоциты. Генетические изменения, нарушающие эту коммуникацию, могут вызывать так называемые «дефекты антенн», что потенциально приводит к врожденным порокам сердца.

Многоуровневая экспериментальная верификация

Для установления функционирования механизма исследователи объединили анализ генетических данных пациентов с экспериментами на зебрафишах, человеческих клетках и мышиных стволовых клетках. На первом этапе они проанализировали генетическую информацию нескольких тысяч людей с врожденными пороками сердца, выявляя редкие мутации, встречающиеся у пациентов чаще, чем у здоровых лиц. Затем с помощью генной инженерии исследователи воспроизвели те же мутации у зебрафиш и наблюдали за нарушениями развития сердца и снижением его функциональной активности. Дополнительно были изучены различные типы лабораторных клеток, чтобы определить молекулярные процессы, задействованные в сигнальном пути, и последствия его нарушения.

Единый механизм для множественных органов

Выявленные мутации обнаружены у пациентов с синдромными формами врожденных пороков сердца — состояниями, при которых генетический синдром проявляется не только пороками сердца, но и аномалиями других органов. Эксперименты на зебрафишах и детальный анализ ресничек в различных тканях показали, что тот же сигнальный механизм участвует в развитии нескольких органов. Как отмечает Сёрен Творуп Кристенсен, сбой в ресничной сигнализации обычно затрагивает формирование сразу нескольких органов, что может объяснять сочетание пороков сердца с патологиями мозга, почек и скелета. Этот механизм предлагает унифицированное объяснение заболеваний, ранее плохо поддававшихся пониманию.

«Мы исследуем механизм с разных сторон и с использованием различных методов, все результаты которых согласуются с клиническими наблюдениями у пациентов. Поэтому мы достаточно уверены, что этот механизм действует и у человека», — заявил Ларс Аллан Ларсен, эксперт по врожденным порокам сердца и профессор Департамента клеточной и молекулярной медицины.

По его словам, открытие может углубить научное понимание ряда заболеваний, вызванных нарушениями функции первичных ресничек, и в перспективе способствовать разработке новых терапевтических подходов. «Многие редкие генетические заболевания обусловлены изменениями в генах, влияющих на функцию ресничек, однако базовые механизмы этих нарушений до сих пор оставались слабо изученными. Эти новые данные в будущем могут упростить раннюю диагностику пациентов и создание целевых методов лечения», — добавил он.

Ссылка на публикацию: «TAK1 operates at the primary cilium in non-canonical TGFB/BMP signaling to control heart development» авторов Канан Доганли, Оскар Каабер Томсен, Дэниел А. Бэрд, Йесмин Али, Менахем В. К. Саруси, Энрике Аудайн, Лин Джинетт Йессен, Польин Мунк Труельсен, Йоханне Бей Могенсен, Мария Шрёдер Хольм, Катержина Аполинова, Лоренцо Бутто, Мария Диаманти, Йиндришка Лешнер Фьялова, Эмма М. Уэйд, Стивен П. Робертсон, Лотте Банг Педерсен, Лоран Аржиرو, Фабьен Лескроар, Марк-Филипп Хиц, Сёрен Творуп Кристенсен и Ларс Аллан Ларсен, 4 августа 2026 г., PLOS Biology. DOI: 10.1371/journal.pbio.3003902