Некоторые тяжелые нарушения развития у младенцев могут начинаться с поломки крошечной клеточной системы, которая помогает нервным клеткам правильно расти и соединяться друг с другом. Ученые из Калифорнийского университета в Дэвисе (University of California, Davis) описали, как работает этот молекулярный механизм и почему его сбой может приводить к редким, пока неизлечимым заболеваниям у детей.
Новое исследование опубликовано в научном журнале Science Advances.
Когда болезнь долго остается без объяснения
Семьи таких детей часто проходят долгий путь обследований. Ребенок может казаться здоровым в первые месяцы жизни, но затем перестает улыбаться, хуже устанавливает зрительный контакт, у него слабеют конечности, появляются судороги и нарушения дыхания.
Позднее врачи могут выявить редкое генетическое заболевание из группы шаперонных тубулинопатий. Тубулинопатии — это болезни, связанные с нарушениями белков тубулинов, из которых клетка строит важные внутренние структуры. Шапероны — это белки-помощники: они помогают другим белкам правильно складываться, соединяться и работать.
По словам Джавдата Аль-Бассама (Jawdat Al-Bassam), родители со всего мира спрашивают, можно ли однажды лечить такие заболевания с помощью генной терапии. Сейчас специфического лечения для этих состояний нет.
Зачем нервным клеткам микротрубочки
Команда Джавдата Аль-Бассама (Jawdat Al-Bassam) изучает микротрубочки. Это тонкие белковые структуры, которые образуют клеточный скелет — внутренний каркас клетки. Он помогает клетке сохранять форму, делиться, перемещать вещества внутри себя и расти.
Для развивающейся нервной системы микротрубочки особенно важны. Они помогают нейронам отращивать длинные отростки — аксоны. Аксоны соединяют нервные клетки между собой и позволяют передавать сигналы на большие расстояния: например, от глаз к мозгу, между полушариями мозга, а также к мышцам, легким и другим органам.
Если микротрубочки формируются неправильно, нервные связи могут развиваться с ошибками. Это способно нарушать зрение, движение, дыхание, когнитивное развитие и работу мозга в целом.
Как клетка собирает строительные блоки
Микротрубочки строятся из двух белков: альфа-тубулина (α-тубулина) и бета-тубулина (β-тубулина). Перед тем как стать частью микротрубочки, эти два белка должны соединиться в пару — гетеродимер αβ-тубулина. Гетеродимером называют устойчивую пару из двух разных молекул.
Эта сборка требует высокой точности. Если β-тубулин останется без правильного партнера или соединится не так, как нужно, клетка может пострадать. Поэтому процесс контролируют тубулиновые кофакторы — белки-шапероны, которые удерживают β-тубулин, помогают ему встретиться с α-тубулином и затем выпускают готовую пару.
Даже небольшое снижение запаса правильно собранного αβ-тубулина может быть токсичным для клетки, потому что микротрубочки начинают формироваться хуже.
Ученые увидели молекулярную «клетку» в действии
Исследователи использовали криоэлектронную микроскопию (крио-ЭМ). Это метод, при котором молекулы быстро замораживают и рассматривают с очень высоким разрешением. Он позволяет увидеть, как белковые комплексы выглядят почти в естественном состоянии.
В первой работе команда показала, что тубулиновые кофакторы собираются в структуру, похожую на клетку или ловушку. Она удерживает β-тубулин, подводит к нему α-тубулин и помогает им защелкнуться в правильную пару.
Во второй работе, опубликованной 8 мая 2026 года, ученые зафиксировали эту молекулярную систему как минимум в девяти разных состояниях. Такие «кадры» показали, что механизм не только собирает пары αβ-тубулина, когда они нужны, но и может разбирать их, когда это необходимо клетке.
Важную часть экспериментов выполнил Арьян Тахери (Aryan Taheri), который во время работы был студентом лаборатории Джавдата Аль-Бассама (Jawdat Al-Bassam).
Почему это важно для диагностики
У некоторых детей с тяжелыми и необъясненными неврологическими нарушениями уже находили мутации в генах тубулиновых кофакторов. Такие мутации могут нарушать сборку αβ-тубулина, а значит — мешать развитию мозолистого тела, зрительных нервов и других структур мозга.
Мозолистое тело — это крупный пучок нервных волокон, соединяющий левое и правое полушария мозга. Его недоразвитие, или гипоплазия, может сопровождаться задержкой развития, судорогами и другими неврологическими симптомами.
Понимание точной структуры белкового комплекса может помочь врачам и генетикам быстрее оценивать, какие мутации действительно нарушают работу клеточного механизма. Сейчас семьи нередко проходят так называемую диагностическую одиссею: геномы ребенка и родителей секвенируют, но найденные изменения не всегда удается сразу связать с болезнью.
Лечение пока не готово, но появилась карта поломки
Это открытие не означает, что терапия уже существует. Но оно дает то, чего раньше не хватало: подробную карту того, как должна работать молекулярная машина и где она может ломаться.
В будущем это может помочь разрабатывать подходы к лечению, включая генные и молекулярные стратегии. Для этого нужно будет понять, какие именно мутации меняют форму или движение белкового комплекса, можно ли восстановить его работу и безопасно ли вмешиваться в такой фундаментальный клеточный процесс.
Исследование также может помочь найти другие редкие генетические нарушения, которые пока остаются без названия. Если у ребенка есть необъясненные проблемы развития нервной системы, небольшие изменения в генах тубулиновых кофакторов могут оказаться одним из возможных ключей к диагнозу.
На близкую тему можно прочитать материал о том, как генетическая коррекция в период внутриутробного развития может предотвратить нарушения в развитии нервной системы.
Литература
Taheri, A., et al. A unified mechanism for tubulin cofactors catalyzing alpha/beta-tubulin biogenesis and degradation // Science Advances. 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aee2303.