Суть по обложке: как маркировка ДНК управляет стволовыми клетками и раком

Стволовые клетки — ключ к регенеративной медицине, но их неспособность к специализации (дифференцировке) может приводить к неконтролируемому делению и раку. Учёные из Института Вейцмана выявили молекулярный механизм, связывающий эти процессы. Исследование опубликовано в Molecular Cell.

Ключевой механизм: эпигенетическая метка

Во время дифференцировки эмбриональных стволовых клеток происходит «переупаковка» ДНК. Учёные обнаружили, что для правильной дифференцировки определённые участки белковой упаковки ДНК (гистоны) должны быть помечены молекулярным тегом — убиквитином. Эта маркировка необходима для включения группы особенно длинных генов, которые и позволяют клетке специализироваться.

Молекулярные переключатели

Процессом управляют два фермента-антагониста:

• RNF20 — включает маркировку убиквитином («ON»).
• USP44 — удаляет метку, выключая процесс («OFF»).

Для эффективной дифференцировки необходима слаженная работа обоих переключателей. В экспериментах нарушение маркировки — будь то отключение RNF20 или deregulation активности USP44 — приводило к тому, что стволовые клетки теряли способность дифференцироваться.

Связь с онкологией

Это открытие может объяснить роль молекулярных дефектов, обнаруженных при различных раковых заболеваниях:

• Аномально низкий уровень RNF20 наблюдается при некоторых формах рака молочной железы и простаты.
• Избыток USP44 характерен для определённых лейкозов.

Примечательно, что нарушение дифференцировки стволовых клеток часто является признаком более агрессивных форм рака.

Эпигенетический фокус

Исследование развивает новое направление в онкологии: акцент смещается с самих генов (генетика) на процессы, которые влияют на интерпретацию генетической информации в клетке (эпигенетика). Понимание эпигенетических корней рака открывает путь к поиску новых эффективных методов терапии.