Ключевой фактор развития: как регуляторы генов выбирают партнеров для формирования разных органов

Ученые из Института генома Сингапура (GIS) Агентства науки, технологий и исследований (A*STAR) обнаружили, что ключевые регуляторы генов работают парами, чтобы запустить дифференцировку стволовых клеток в специфические типы клеток. Более того, они показали, что избирательное партнерство регуляторов приводит к уникальным результатам развития.

Судьба эмбриональных клеток при их дифференцировке в специализированные взрослые клетки требует строго регулируемой экспрессии сотен генов. Транскрипционные факторы — главные регуляторы экспрессии генов. Они делают это, связываясь с ДНК и «включая» или «выключая» близлежащие гены. Менее ясно, как эти факторы выбирают конкретные наборы генов для активации и репрессии.

Исследование ученых GIS показало, что для управления ключевыми решениями в развитии эмбриона требуется пара транскрипционных факторов, работающих в тесной связке. Открытие опубликовано в престижном EMBO Journal.

Исследование установило, что транскрипционный фактор Oct4 попеременно вступает в партнерство с двумя родственными факторами, Sox2 или Sox17. Эта работа, вместе со связанной статьей 2011 года в журнале Stem Cells, делает ключевое открытие о том, как избирательное партнерство двух транскрипционных факторов может привести к совершенно разным результатам развития.

Ведущий автор доктор Лоуренс Стэнтон отметил междисциплинарный характер работы, объединившей специалистов в области вычислительной биологии, клеточной биологии, биологии развития и биохимии.

Соавтор доктор Прасанна Колаткар пояснил, что их предыдущая работа показала, как изменение одного сайта в белках развития приводит к взаимному преобразованию функций белков Sox2 и Sox17. Новое же исследование использует подход на уровне всего генома для валидации этой концепции и выявления новых генов, потенциально вовлеченных в формирование примитивной энтодермы.

Исполнительный директор GIS профессор Нг Хак Хуэй назвал работу открытием нового регуляторного переключателя от плюрипотентности к специфической для клеточной линии дифференцировке. Поразительно, что один фактор плюрипотентности, Oct4, влияет на разнообразные клеточные процессы, что иллюстрирует сложность регуляции программы плюрипотентности в эмбриональных стволовых клетках.