CRISPR-скрининг выявил критическую роль EIF3D в поддержании плюрипотентности стволовых клеток

Исследователи из CiRA обнаружили ключевую роль белка EIF3D — регулятора трансляции белков — в поддержании примированной плюрипотентности. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Хотя о плюрипотентности (способности дифференцироваться в любой тип клеток тела и неограниченно делиться) много известно в контексте транскрипционного и эпигенетического контроля, роль регуляции трансляции белка оставалась малоизученной.

Чтобы выявить гены, важные для поддержания примированной плюрипотентности (состояния, готового к дифференцировке), команда под руководством доцента Кадзутоси Такахаси и ассистент-профессора Тикако Окубо провела геномный скрининг на основе CRISPR-интерференции (CRISPRi). Этот метод системно снижает экспрессию каждого гена в геноме линии плюрипотентных стволовых клеток (PSC).

Мониторинг стандартного маркера недифференцированных клеток показал, что гены, связанные с трансляцией белка, существенно влияют на плюрипотентность. Особое внимание привлек EIF3D, подавление которого резко сокращало популяцию клеток с примированной плюрипотентностью. EIF3D относится к семейству EIF3, взаимодействующему с EIF4G2 — известным регулятором трансляции, поддерживающим примированную плюрипотентность.

Последствия подавления EIF3D

• В iPS-клетках с подавленной экспрессией EIF3D наблюдались морфологические изменения и дефекты роста.
• Снизилась экспрессия генов транскрипционных факторов, поддерживающих плюрипотентность.
• Напротив, повысилась экспрессия мишеней транскрипционного фактора p53 (CDKN1A, MDM2), а также маркеров клеточного стресса и старения.
• Уровень белка p53 значительно вырос, хотя его РНК-экспрессия не изменилась. Это указывает, что снижение EIF3D приводит к нарушению трансляционной регуляции p53.

Механизм действия EIF3D

Анализ профиля экспрессии генов показал, что клетки с подавленным EIF3D находятся в уникальном состоянии, отличном от примированных PSC, клеток с подавленными ключевыми факторами плюрипотентности или дифференцированных клеток.

Исследование мРНК, которые транслируются в клетках с дефицитом EIF3D, выявило, что EIF3D направляет аппарат трансляции к определённым мРНК в примированных PSC. В его отсутствие многие гены, связанные с плюрипотентностью, снижают экспрессию, что затрагивает множественные сигнальные каскады, включая путь p53.

Значение открытия

Эта работа раскрыла критическую роль EIF3D в защите примированной плюрипотентности и подчеркнула важность трансляционной регуляции в этом процессе. Углубление понимания факторов контроля плюрипотентности способствует развитию как фундаментальных исследований стволовых клеток, так и их практического применения в медицине нового поколения.