Хаос в командном центре клетки

Клетки, как и компьютеры, зависят от «операционных систем» — программ экспрессии генов, уникальных для каждого типа клеток. Их повреждение может привести к болезни.

Особенно уязвимы клетки в процессе дифференцировки, когда им необходимо переключиться с одной «операционной системы» (например, стволовой клетки) на другую (например, нервной или мышечной). Для этого нужно выключить гены старой программы и активировать гены новой. Сбой в этом процессе может привести к гибели клетки или запуску патологической программы.

Исследование учёных из Института Уайтхеда, опубликованное в журнале Nature, раскрывает ключевую роль фермента лизин-специфичной деметилазы 1 (LSD1) в этом переключении.

Ранее было известно, что LSD1 важен для развития, но его конкретная функция при дифференцировке оставалась неясной. Авторы работы, Стив Било и Уоррен Уайт, показали, что LSD1 необходим не только для включения новых генов, но и для полного выключения генов предыдущего клеточного состояния.

Механизм действия LSD1:

• Фермент располагается на энхансерах (коротких участках ДНК, усиливающих транскрипцию) генов эмбриональных стволовых клеток (ЭСК).
• При получении сигнала о начале дифференцировки LSD1 деактивирует эти энхансеры.
• Без работающих энхансеров транскрипция генов ЭСК прекращается, что приводит к полному отключению «операционной системы» стволовой клетки. Параллельно другие механизмы включают новую программу.

«Это раскрывает критическую функцию LSD1 в дифференцировке клеток, — говорит Уоррен Уайт. — Фермент выводит из строя энхансеры стволовых клеток, позволяя новой клетке функционировать полностью в рамках новой операционной системы».

По словам руководителя исследования Ричарда Янга, понимание работы LSD1 в норме даёт основу для изучения того, что идёт не так в болезнях вроде рака, и может открыть новые подходы к разработке лекарств.