Идентифицированы эпигенетические переключатели, превращающие стволовые клетки в клетки сосудов

Исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго определили молекулярный механизм, который направляет эмбриональные стволовые клетки на созревание в эндотелиальные клетки — специализированные клетки, формирующие кровеносные сосуды. Понимание процессов, запускаемых этим механизмом, может помочь ученым эффективнее превращать стволовые клетки в эндотелиальные для восстановления тканей или создания сосудов в обход закупорок в сердце.

Отчет, опубликованный в журнале Stem Cell Reports, идентифицирует два фермента, которые изменяют экспрессию определенных генов, необходимых для дифференцировки эмбриональных клеток в эндотелиальные.

Ферменты работают через эпигенетическую модификацию — химическое изменение ДНК или определенных белков, взаимодействующих с ДНК, которое меняет активность генов, не изменяя саму ДНК. Изменения белков-гистонов, вокруг которых намотана ДНК, могут повышать экспрессию генов, делая их доступными для клеточных механизмов трансляции.

«Эпигенетические модификации гистонов могут активировать большое количество генов одновременно, вместо регулирования одного гена за раз», — говорит Джалис Рехман, соавтор работы.

Один из способов модификации гистонов — добавление или удаление химических меток (метильных групп) ферментами.

Исследовательская группа под руководством Асрара Малика изучала на мышах, как несколько таких ферментов, известных как гистоновые деметилазы, изменяют экспрессию генов при превращении эмбриональных стволовых клеток в зрелые эндотелиальные. Они обнаружили, что две деметилазы, KDM4A и KDM4C, активно продуцировались во время трансформации.

Затем ученые обратились к эмбрионам рыбок данио, истощив в них эти ферменты. Без двух ферментов эмбрионы не могли формировать кровеносные сосуды. Истощение только KDM4A имело больший эффект, чем KDM4C, что указывает на его более раннюю роль в развитии клеток сосудов. Гены, регулируемые этими ферментами, оказались промоторами (генами, включающими другие гены), специфичными для эндотелиальных клеток.

Более полное понимание пути развития сосудов потребует дальнейших исследований.

«Мы рассмотрели лишь несколько генов, активируемых эпигенетическими переключателями, которые направляют стволовые клетки в эндотелиальные. Идентификация дополнительных генов, активируемых этими переключателями, а также генетических путей, которые отключаются во время этих переходов, поможет пролить больше света на то, как стволовые клетки тщательно оркестрируют сложный набор молекулярных сигналов, которые в конечном итоге определяют их судьбу», — отметил Рехман.