Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Пошаговое описание превращения эмбриональной клетки в кардиомиоцит

От эмбриональной стволовой клетки до кардиомиоцита:
составлена геномная карта сердца

LifeSciencesToday по материалам MIT news: Probing matters of the heart

Судьба эмбриональных стволовых клеток, способных стать любым типом клеток организма, определяется сложным взаимодействием генов, белков, связывающихся с ДНК, и молекул, которые модифицируют эти гены и белки.

В новой статье, опубликованной он-лайн в журнале Cell (Wamstad et al., Dynamic and Coordinated Epigenetic Regulation of Developmental Transitions in the Cardiac Lineage), биологи Массачусетского технологического института (Massachusetts institute of technology) и Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California at San Francisco) описали, как эти взаимодействия управляют трансформацией эмбриональных стволовых клеток в зрелые клетки сердца – кардиомиоциты. Исследование, впервые отслеживающее дифференциацию клеток сердца во временном аспекте в таких подробностях, может помочь ученым лучше понять, как определенные мутации приводят к врожденным порокам сердца, а также создать искусственную сердечную ткань.

«Мы надеемся, что информация, которую мы смогли извлечь из нашего исследования, поможет достичь нового понимания развития сердца, а также откроет возможность использования клеток, выращенных в пробирке, для замены клеток сердца, потерянных в процессе старения и как результат заболевания», – говорит руководитель исследования Лори Бойер (Laurie Boyer), адъюнкт-профессор биологии MIT.

Лаборатория доктора Бойера занимается изучением организации ДНК и регуляции экспрессии генов, позволяющей создавать все многообразие клеток, составляющих организм человека.

Внутри клетки ДНК обернута вокруг белков, называемых гистонами, которые в значительной степени определяют, какие гены доступны для считывающих механизмов в каждый момент времени. Гистоны могут быть помечены различными химическими метками, которые влияют на доступность того или иного участка ДНК.

«Эти модификации вызывают структурные изменения, которые могут выступать в качестве сайтов связывания с другими факторами», – объясняет Джо Вомстад (Joe Wamstad), постдокторант лаборатории доктора Бойера и один из ведущих авторов статьи в Cell. Это может сделать ДНК более или менее доступной для воздействия со стороны других факторов, гарантирующих, что тот или иной ген не экспрессируется в ненужное время».

Вомстад и его коллеги установили, что в процессе дифференциации эмбриональной стволовой клетки паттерны модификации гистонов быстро изменяются. Более того, эти паттерны позволяют выявить гены, экспрессирующиеся на различных этапах дифференциации, а также управляющие этими генами регуляторные элементы.

Чтобы установить эти паттерны, ученые вырастили мышиные эмбриональные стволовые клетки и обработали их белками и ростовыми факторами, индуцирующими их дифференциацию в клетки сердца. В этой линии развития можно выделить четыре этапа – от эмбриональных стволовых клеток до полностью дифференцированных кардиомиоцитов, составляющих сердечную мышцу.

Используя высокопроизводительную технологию секвенирования, исследователи провели анализ модификации гистонов и выявили экспрессирующиеся гены на каждом из четырех этапов дифференциации.

Сравнение паттернов модификации с активностью генов в конкретный момент времени позволило идентифицировать группы генов с родственными функциями. Кроме того, были выявлены регуляторные области, расположенные далеко от контролируемых ими генов. Многие из этих областей расположены в участках ДНК, которая ранее считалась «мусорной». Недавние исследования показали, что большая часть «мусорной» ДНК на самом деле играет важную роль в регуляции экспрессии генов.

«Мы начинаем связывать гены с активирующими их регуляторными элементами и рисовать картину молекулярной сети, осуществляющей контроль над этими специфическими для сердца программами и приводящей их в действие – элементами ДНК, важными для включения всех генов, необходимых для образования клетки сердца», – комментирует цели и результаты своей работы Вомстад.

Кроме того, исследователи идентифицировали факторы транскрипции – белки, инициирующие экспрессию генов, – которые, очевидно, совместно работают в регуляторных областях, управляя транскрипцией важных для развития сердца генов. Дефекты во многих из транскрипционных факторов связываются учеными с врожденными пороками сердца.

Секвенирование генома уже выявило генетические вариации, которые более часто встречаются у людей с врожденными пороками сердца или сердечно-сосудистыми заболеваниями. Данные, полученные в этом исследовании, должны помочь понять, почему эти вариации приводят к таким заболеваниям.

Кроме того, по мнению Ричарда Ли (Richard Lee), профессора медицины Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School) и научного сотрудника Гарвардского института стволовых клеток (Harvard Stem Cell Institute), полученные результаты могут помочь в создании клеток сердца для использования в регенеративной медицине.

В настоящее время ученые ищут другие комбинации факторов транскрипции, участвующих в управлении дифференциацией стволовых клеток в сердечные. Кроме того, они изучают изменения в выявленных ими регуляторных последовательностях с целью выяснить, как эти последовательности приводят к врожденным пороком сердца или определяют предрасположенность к возрастным сердечно-сосудистым заболеваниям.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
20.09.2012

Читать статьи по темам:

сердце экспрессия генов эмбриональные стволовые клетки эпигенетика Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Собственные стволовые клетки для ремонта сердца после инфаркта

Через полгода после введения стволовых клеток, полученных из сердечной мышцы пациентов, перенесших инфаркт, размеры рубцов на их сердцах уменьшились почти в 2 раза.

читать

Фетальные стволовые клетки восстанавливают сердце матери

Стволовые клетки плода мигрируют в сердце матери и способствуют его восстановлению после инфаркта миокарда или других повреждений.

читать

Клетки сердца на заказ

Изготовим в любом количестве кардиомиоциты из клеток крови заказчика для разработки лекарственных препаратов и не только.

читать

Трехмерная сердечная мышца на двумерном чипе

Благодаря уникальному нанорельефу поверхности новый чип позволяет выращивать сердечную мышечную ткань, практически не отличающуюся от натуральной.

читать

Чтобы сердце не старилось, отключите свой PI3K

Говорить о переносе результатов в медицину пока рано, но лучше понять природу старения сердца ученые смогут уже в ближайшее время.

читать