Секрет их бессмертия

Колония эмбриональных стволовых клеток человека,
окрашенная с использованием антител к белку OCT4.

Бессмертие эмбриональных стволовых клеток обусловлено усиленным протеостазом – процессом, регулирующим качество производимых белков. Таков результат исследования группы исследователей из Кёльнского университета.

Эмбриональные стволовые клетки не стареют и могут делиться бесконечно долго. Как показало исследование, их жизнеспособность связана с отсутствием накопления поврежденных белков, например, таких, которые вызывают болезни Альцгеймера или Хантингтона. Избавление клетки от белкового «мусора» в рамках протеостаза осуществляется протеасомами – внутриклеточными многокомпонентными ферментами из группы протеаз.

Протеасомы ответственны за такие характеристики эмбриональных стволовых клеток, как самообновление, плюрипотентность и дифференцировка.

Важная роль в комплексе протеасом принадлежит E3-убиквитинлигазе. Этот фермент находит и помечает поврежденные и неправильно собранные белки, которые необходимо расщепить.

Исследователи удалили из ДНК стволовых клеток ген, ответственный за синтез E3-убиквитинлигазы, с помощью метода CRISPR и информационных РНК. На удивление, никаких внешних изменений не произошло – клетки продолжали функционировать в обычном режиме. Это могло быть связано с взаимозаменяемостью белков системы протеостаза.

Тем не менее, глобальное ингибирование протеасом нарушает разнообразные процессы, определяющие функции эмбриональных стволовых клеток, в том числе синтеза белков, созревания рибосомной РНК, сохранения длины теломер и стабильности углеводного обмена. Таким образом, данные исследования показывают, что высокая активность протеасом в сочетании с другими биологическими процессами формируют бессмертие эмбриональных стволовых клеток.

Накопление патологических и поврежденных белков приводит к развитию нейродегенеративных заболеваний. Глубокое изучение процессов, происходящих в стволовых клетках, в т.ч. протеостаза, поможет не только понять механизмы старения, но и разработать методы профилактики неизлечимых на сегодняшний день нейродегенеративных расстройств.

Статья I. Saez et al. Insights into the ubiquitin-proteasome system of human embryonic stem cells опубликована в журнале Nature Scientific Reports.

Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Cologne: On the immortality of stem cells.