Что не даёт эмбриональным стволовым клеткам дифференцироваться?
Раскрывая тайны стволовых клеток
LifeSciencesToday по материалам Carnegie Institution for Science: Solving Stem Cell Mysteries
Способность эмбриональных стволовых клеток дифференцироваться в различные типы клеток с разными функциями регулируется и поддерживается сложной последовательностью химических взаимодействий, которые на сегодня остаются малоизученными. Более глубокое понимание процесса дифференцировки могло бы сыграть важную роль в развитии методов лечения, основанных на использовании стволовых клеток.
Группа ученых из Института Карнеги сфокусировала свое внимание на процессе, благодаря которому стволовые клетки поддерживают присущее им недифференцированное состояние. Результаты их исследования опубликованы в журнале Cell (Regulation of Pluripotency and Self-Renewal of ESCs through Epigenetic-Threshold Modulation and mRNA Pruning).
Для эмбриональных стволовых клеток характерен процесс самообновления, в ходе которого они делятся, не дифференцируясь в другие типы клеток. Этот процесс зависит от трех белковых сетей, которые управляют как самообновлением, так и конечной дифференциацией. Но взаимосвязь этих трех сетей оставалась загадкой.
В экспериментах на эмбриональных стволовых клетках мышей американские ученые раскрыли механизм, интегрирующий все три участвующие в процессе самообновления стволовых клеток сети в единое функциональное целое, и нашли важнейшее недостающее звено этого процесса.
Ключом является белок Utf1. Он играет три важные роли. Во-первых, обеспечивает баланс между активацией и деактивацией генов, необходимых для направления клетки в сторону дифференциации. В то же время он воздействует на матричные РНК – продукты транскрипции активированных генов, – ставя метки, приводящие к деградации мРНК, и не позволяя им, таким образом, продолжить выполнение своей функции. Наконец, белок Utf1 блокирует генетическую обратную связь, которая обычно подавляет пролиферацию клеток, и сохраняет тем самым характер пролиферации, свойственный эмбриональным стволовым клеткам.
Белок Utf1 – один из компонентов бивалентного хроматина эмбриональных стволовых клеток. Он устанавливает предел транскрипционной активности бивалентных генов, таких как Arf, содействуя цитоплазматической деградации их матричных РНК путем их декапирования. Кроме того, он связывает ключевые факторы плюрипотентности с сетями Myc and PRC2, способствуя плюрипотентности и пролиферации эмбриональных стволовых клеток. (Рис. cell.com)
Некаталитическая субъединица комплекса декапирования мРНК (зеленая) присутствует как в цитоплазме, так и в ядре (на снимке справа колокализована с хроматином – синий) эмбриональных стволовых клеток. (Фото: Carnegie Institution)
«Мы медленно, но верно приближаемся к пониманию физиологии эмбриональных стволовых клеток», – говорит руководитель исследования Исянь Чжэнь (Yixian Zheng), PhD. «Очень важно продолжать фундаментальные исследования, связанные с функций этих клеток».
Помимо ученых Института Карнеги в исследование внесли свой вклад специалисты из Исследовательского института Скриппса (The Scripps Research Institute) и Национальных институтов здравоохранения (National Institutes of Health).
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
02.11.2012