Идентифицирован ген, способствующий дифференцировке плюрипотентных клеток, на основе анализа классической мышиной мутации

Исследователи из RIKEN BioResource Center и их коллеги идентифицировали ген, необходимый для роста и дифференцировки плюрипотентных клеток в эмбрионах мыши. Этот ген, Vps52, является мышиным гомологом дрожжевого гена VPS52, который, как считается, участвует в ретроградном эндоцитарном транспорте. Группа обнаружила, что Vps52 способствует дифференцировке плюрипотентных клеток, включая ES-клетки, посредством межклеточных взаимодействий, раскрывая ранее неизвестные функции Vps52 в развитии многоклеточного организма. Результаты, опубликованные в журнале Cell Reports, могут дать ключ к пониманию взаимосвязей между эндоцитарным аппаратом и сигнальными путями развития в эмбрионах млекопитающих, а также способствовать разработке технологий для манипуляции плюрипотентными стволовыми клетками, такими как ES (эмбриональные стволовые) и iPS (индуцированные плюрипотентные стволовые) клетки.

На ранней стадии развития млекопитающих плюрипотентность поддерживается определенной клеточной линией. После имплантации плюрипотентные клетки превращаются в примитивную эктодерму через межклеточные взаимодействия. Этот переход связан со значительными изменениями в транскрипционных и эпигенетических сетях. Однако факторы или гены, важные для этих постимплантационных изменений, в значительной степени неизвестны. Мутанты со специфическими дефектами в соответствующих процессах предоставляют объективную точку входа для анализа.

Мутация t^w5, встречающаяся в "t-гаплотипе", вызывает высокоспецифичные дефекты в примитивной эктодерме прегаструлирующих эмбрионов, что приводит к гибели эмбриона примерно на 6.5 день после оплодотворения (эмбриональный день 6.5). t-гаплотип — это естественный вариант хромосомы 17 мыши, содержащий крупные инверсии, которые подавляют кроссинговер между t-гаплотипом и хромосомами дикого типа (WT). Поскольку t-гаплотипы не рекомбинируют с WT-хромосомами, обширные генетические инструменты и ресурсы, разработанные для анализа WT-хромосомы, неприменимы. В результате рецессивная летальная мутация t^w5 до сих пор не была идентифицирована на молекулярном уровне, хотя первое сообщение о ней было опубликовано в 1957 году. Исследователи объединили современные технологии геномного анализа с экспериментами по трансгенному спасению с помощью BAC (бактериальных искусственных хромосом), чтобы идентифицировать ген-кандидат Vps52 и подтвердить его подлинность.

Vps52 — мышиный гомолог дрожжевого гена VPS52, участвующего в ретроградном транспорте. Данные убедительно свидетельствуют, что у млекопитающих Vps52 действует во внезародышевых тканях, поддерживая рост и дифференцировку примитивной эктодермы, а также необходим для эмбрионального васкулогенеза на более поздней стадии развития.

Дефекты эмбрионов с нулевой мутацией t^w5 воспроизводятся в системе дифференцировки эмбриоидных тел из ES-клеток. При индукции дифференцировки ES-клетки t^w5/t^w5 агрегируются, но прекращают развитие, останавливаясь в "наивном" плюрипотентном состоянии. Введение трансгена Vps52 спасало дефект дифференцировки в клетках t^w5/t^w5, приводя к формированию хорошо развитых эмбриоидных тел.

Переход плюрипотентных стволовых клеток из "наивного" в "примированный" статус (или обратно) в настоящее время интенсивно изучается в области биологии стволовых клеток. Vps52 необходим для этого перехода. Таким образом, манипулирование активностью Vps52 может облегчить этот процесс конверсии.