Структура белковых доменов влияет на качество стволовых клеток
Первые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки) были получены с помощью четырёх генов: OCT3/4, SOX2, KLF4 и c-MYC. Позже выяснилось, что c-MYC можно заменить на MYCL. Оба белка относятся к семейству MYC и являются онкогенами, но эксперименты на животных показали, что iPS-клетки, репрограммированные с MYCL, реже вызывают опухоли, чем клетки, полученные с c-MYC. Кроме того, MYCL повышает эффективность репрограммирования, но причина этого была неизвестна. Новое исследование из CiRA сообщает, что за это отвечают два домена в белках MYC: MYC Box domain 0 (MB0) и MB2.
Факторы репрограммирования запускают в клетке цепочку событий, ведущих к образованию iPS-клеток. Чтобы понять, почему c-MYC и MYCL дают разную эффективность, первый автор исследования, аспирантка Тиаки Акифудзи, предположила, что причиной являются специфические участки в аминокислотных последовательностях этих белков.
«Белки MYC имеют шесть доменов MYC Box. Эти домены отвечают за связывание с другими белками. Мы предположили, что домены ведут себя по-разному в c-MYC и MYCL, что и вызывает разную эффективность репрограммирования», — сказала она.
В исследовании человеческие фибробласты репрограммировали с использованием мутантов c-MYC и MYCL, у которых был удалён каждый из доменов MB. В то время как все делеции в MYCL приводили к уменьшению числа iPS-клеток, удаление либо MB0, либо MB2 полностью предотвращало репрограммирование. Для делеции MB0 в c-MYC это было не так, что говорит о разной функции этого домена в двух белках MYC.
«Разные функции удивительны, потому что домены хорошо консервативны», — отметила Акифудзи.
Дальнейшие эксперименты показали, что домен MB0 в MYCL способствует экспрессии белков, ответственных за клеточную адгезию. Это говорит о том, что MYCL влияет на то, как репрограммирующиеся клетки связываются с другими клетками.
Во время репрограммирования клетки проходят мезенхимально-эпителиальный переход. Этот переход также происходит при естественном развитии и при раке. Поведение клеток, например, во время репрограммирования, зависит от их взаимодействия с окружающей средой, на которое влияет мезенхимально-эпителиальный переход.
С другой стороны, было обнаружено, что домен MB2 в MYCL связывается с несколькими РНК-связывающими белками, которые регулируют распределение и трансляцию РНК в клетке. Этот эффект определяет локализацию белка в клетке и его активацию, что также потенциально влияет на репрограммирование.
Таким образом, исследование предполагает, что эффективное репрограммирование с помощью MYCL зависит от двух доменов, которые работают синергетически, регулируя клеточную адгезию и процессинг РНК для стимуляции мезенхимально-эпителиального перехода.
«Наша цель — полностью выяснить механизм репрограммирования. Понимание каждого способствующего фактора поможет нам получать iPS-клетки клинического качества с меньшими затратами», — сказал руководивший исследованием младший доцент Центра CiRA Масато Накагава.