Белок IKAROS — ключевой организатор генома для развития B-клеток и выработки антител
Ученые из Института иммунологии Ла-Хойи (LJI) и Массачусетской больницы общего профиля (Гарвард) обнаружили, что белок IKAROS играет решающую роль в формировании правильной 3D-структуры генома, необходимой для дифференцировки B-лимфоцитов и создания разнообразного репертуара антител. Исследование опубликовано в журнале Cell.
Роль IKAROS в развитии иммунных клеток
- Без IKAROS невозможно образование функциональной B-клетки.
- Ранее было показано, что мутации, нарушающие функцию IKAROS, вызывают лимфоидные злокачественные новообразования в моделях животных и связаны с плохим прогнозом у детей и молодых взрослых с B-клеточными лейкозами.
- IKAROS действует на ранних этапах, позволяя гемопоэтической стволовой клетке дифференцироваться в различные иммунные клетки, включая B-клетки.
Решение проблемы сборки легких цепей антител
B-клетки вырабатывают антитела, состоящие из тяжелых (H) и легких (L) цепей. Гены, кодирующие легкие цепи, расположены в геноме далеко друг от друга.
- Проблема: Для правильной сборки легкой цепи эти удаленные регионы генома должны быть сближены в правильной 3D-конформации.
- Решение: IKAROS связывается с определенными участками генома и контролирует образование петлевых структур (loops), используя эти сайты в качестве якорей.
- Результат: Петли сближают удаленные гены с их регуляторными элементами, что приводит к активации генов, необходимых для развития B-клеток и перестройки генов легких цепей. Одновременно такая укладка генома изолирует гены, которые в B-клетках экспрессироваться не должны.
Экспериментальное подтверждение
- Используя модели генетически модифицированных мышей и методы анализа 3D-геномики, ученые сравнили, какие участки генома взаимодействуют друг с другом при наличии и отсутствии IKAROS.
- В дополнительном эксперименте IKAROS был внедрен в
человеческие клетки кожи, которые сами его не производят.
- Результат: IKAROS изменил 3D-организацию значительной части генома клеток кожи и привел к образованию новых петель, некоторые из которых были похожи на петли, обнаруженные в B-клетках.
Значение исследования
Изучение того, как хроматин организован в трехмерном пространстве, помогает понять:
- Развитие здоровых клеток.
- Как неправильная укладка генома приводит к заболеваниям, таким как иммунодефициты и рак.
В дальнейшем исследователи планируют изучить связь между нарушением функции IKAROS и развитием болезней.
