Еще одна роль сиртуина-1
Индуцированным плюрипотентным стволовым клеткам необходим белок SIRT1
NanoNewsNet по материалам CNIO: A protein required for integrity of induced pluripotent stem cells
Перепрограммирование трансформирует специализированные клетки, такие как нейроны или фибробласты, в клетки, обладающие свойствами эмбриональных стволовых. Обращение вспять эволюционного развития клеток требует возвращения вспять и биологии их теломер – структур, защищающих концы хромосом. В то время как в нормальных условиях с течением времени теломеры укорачиваются, при перепрограммировании они следуют противоположной стратегии и удлиняются.
Исследование, опубликованное в журнале Stem Cell Reports (De Bonis et al., SIRT1 Is Necessary for Proficient Telomere Elongation and Genomic Stability of Induced Pluripotent Stem Cells), показывает, что во время перепрограммирования для удлинения и сохранения теломер клеткам необходим белок SIRT1. Кроме того, SIRT1 гарантирует целостность генома стволовых клеток, получаемых с помощью перепрограммирования, – так называемых индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (induced pluripotent stem cells, iPSCs).
Исследование проведено группой ученых, занимающихся изучением теломер и фермента теломеразы в испанском Национальном онкологическом научном центре (Centro Nacional de Investigaciones Oncologicas, CNIO).
C тех пор как в 2006 году японский ученый Шинья Яманака (Shinya Yamanaka), ныне Нобелевский лауреат, впервые получил iPS-клетки из специализированной ткани взрослого человека, регенеративная медицина стала одной из самых интересных и быстро развивающихся областей биомедицины. Учитывая возможность дифференцировать iPS-клетки в любой тип клеток, она ставит перед собой амбициозную цель – регенерировать органы, поврежденные такими заболеваниями, как болезнь Альцгеймера, диабет или сердечно-сосудистые заболевания.
Однако вокруг свойств индуцированных плюрипотентных клеток ведутся несмолкающие споры. Последние исследования показывают, что в этих клетках могут накапливаться хромосомные аберрации и повреждения ДНК.
«Проблема в том, что мы не знаем, являются ли эти клетки действительно безопасными», – поясняет ситуацию постдокторант Мария Луихиа де Бонис (Maria Luigia De Bonis), первый автор исследования.
В 2009 году та же лаборатория CNIO установила, что во время перепрограммирования происходит увеличение длины теломер (Marion et al., Cell Stem Cell 2009), что очень важно, так как позволяет стволовым клеткам стать бессмертными – обрести одно из своих самых значимых свойств.
Год спустя было показано, что в эмбриональных стволовых клетках повышены уровни SIRT1 – белка, относящегося к семейству сиртуинов (sirtuins), принимающего участие в сохранении теломер, поддержании стабильности генома и в ответе на повреждение ДНК. Исследователи из CNIO задались вопросом: принимает ли SIRT1 участие в перепрограммировании клеток?
Используя в качестве исследовательских инструментов мышиные модели и клеточные культуры с удаленным SIRT1, ученые установили, что этот белок необходим для правильного и безопасного перепрограммирования.
«Мы наблюдали перепрограммирование клеток и в отсутствии SIRT1, но с течением времени образующиеся iPS-клетки удлиняли свои теломеры все менее эффективно и страдали от хромосомных аберраций и повреждения ДНК», – комментирует де Бонис. «SIRT1 помогает iPS-клеткам оставаться здоровыми».
Хромосомные аномалии в перепрограммированных клетках с удаленным белком SIRT1 (показаны красным)
Фото: Centro Nacional de Investigaciones Oncologicas
Авторы расшифровали молекулярный механизм этого защитного для плюрипотентных стволовых клеток эффекта, частично, опосредуемого регуляторным белком сMYC. SIRT1 замедляет деградацию сMYC, что приводит к повышению в клетках уровня фермента, увеличивающего длину теломер, – теломеразы.
Исследование испанских ученых проливает свет на то, как перепрограммирование обеспечивает нормальное функционирование стволовых клеток. Эта информация поможет преодолеть барьеры, стоящие на пути к использованию индуцированных плюрипотентных клеток в регенеративной медицине.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
24.04.2014