Гистоны TH2A и TH2B могут стать ключом к созданию тотипотентных стволовых клеток

Основной проблемой в исследованиях стволовых клеток была перепрограммировка дифференцированных клеток в тотипотентное состояние. Учёные из RIKEN (Япония) определили дуэт гистоновых белков, которые значительно повышают эффективность генерации индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток) и могут стать ключом к созданию индуцированных тотипотентных стволовых клеток.

Дифференцированные клетки можно вернуть в плюрипотентное стволовое состояние, искусственно индуцируя экспрессию четырёх факторов Яманаки или подвергая их сублетальному стрессу. Однако попытки создать из дифференцированных клеток тотипотентные стволовые клетки, способные дать начало целому организму, проваливались.

Исследование, опубликованное в журнале Cell Stem Cell под руководством доктора Шунсуке Исии из RIKEN, было направлено на поиск молекулы в ооците млекопитающих, которая индуцирует полное репрограммирование генома, ведущее к образованию тотипотентных эмбриональных стволовых клеток. Этот механизм лежит в основе нормального оплодотворения и техники клонирования — переноса ядра соматической клетки (SCNT).

Ключевые результаты исследования:

• Учёные сосредоточились на двух вариантах гистонов — TH2A и TH2B, специфичных для семенников, где они плотно связываются с ДНК и влияют на экспрессию генов.
• При добавлении к «коктейлю» факторов Яманаки для перепрограммирования фибробластов мыши дуэт TH2A/TH2B повышает эффективность генерации iPS-клеток примерно в 20 раз и ускоряет процесс в 2–3 раза.
• TH2A и TH2B могут функционировать как замена двум факторам Яманаки (Sox2 и c-Myc).
• Создание мышей-нокаутов, лишённых обоих белков, показало, что TH2A и TH2B функционируют как пара, высоко экспрессируются в ооцитах и оплодотворённых яйцеклетках и необходимы для развития эмбриона после оплодотворения.
• В раннем эмбрионе TH2A и TH2B связываются с ДНК и индуцируют открытую хроматиновую структуру в отцовском геноме, способствуя его активации после оплодотворения.

Эти результаты указывают, что TH2A/TH2B могут индуцировать репрограммирование, регулируя другой набор генов, чем факторы Яманаки, и что эти гены вовлечены в генерацию тотипотентных клеток при ооцит-зависимом репрограммировании, как при SCNT.

«Мы полагаем, что комбинация TH2A и TH2B усиливает репрограммирование, потому что она запускает процесс, который в норме работает в зиготе при оплодотворении и SCNT, и приводит к форме репрограммирования, более похожей на ооцит-зависимое репрограммирование и SCNT», — объясняет доктор Исии.