Утрата функции CACNA1A влияет на нейрогенез в нейрональных моделях, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека

Ген CACNA1A кодирует α-субъединицу, формирующую пору кальциевого канала Ca2.1, нарушение функции которого связано с различными неврологическими заболеваниями, включая некоторые формы атаксии, эпилепсии и мигрени. В этом исследовании мы создали изогенные нейрональные культуры, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, с мутациями CACNA1A, вызывающими утрату функции и по-разному влияющими на изоформы сплайсинга Ca2.1. Морфологический, молекулярный и функциональный анализ выявил существенную роль CACNA1A в процессах развития нервной системы. Мы обнаружили, что разные мутации CACNA1A с утратой функции вызывают различные дефекты нейроразвития. Мутация F1491S, расположенная в конститутивном домене канала и поэтому приводящая к полной утрате его функции, нарушала нейральную индукцию уже на самых ранних этапах. Это подтверждалось изменениями одноклеточных транскриптомных профилей клеток-предшественников нервной ткани и нарушением поляризации нейронов. Напротив, клетки с мутацией Y1854X, которая избирательно влияет на экспрессируемую в синапсах изоформу Ca2.1[EFa], демонстрировали нормальную нейральную индукцию, но изменённый состав нейрональной сети и отсутствие синхронной активности. Полученные данные выявляют ранее не распознанные функции CACNA1A в механизмах нейральной индукции и динамике нейрональных сетей, а также подчёркивают различный вклад дивергентных вариантов Ca2.1[EFa] и Ca2.1[EFb] в развитие нейронов человека.