Механизм, позволяющий дифференцированной клетке реактивироваться как стволовая, раскрыт

Исследование, проведенное на плодовых мушках, описывает ген, который определяет, сохраняет ли специализированная клетка способность снова становиться стволовой. Раскрытие генетических особенностей, способствующих сохранению свойств стволовых клеток, имеет решающее значение для регенеративной медицины. Статья, опубликованная в Cell Reports, — результат сотрудничества исследователей из IRB Barcelona и CSIC.

Факультативные стволовые клетки входят в состав тканей и органов вместе с другими клетками. Внешне они ничем не отличаются от остальных, но обладают особой характеристикой: сохраняют способность снова становиться стволовыми. Это явление происходит, например, в печени, где есть клетки, стимулирующие рост ткани и позволяющие регенерировать орган после трансплантации. Понимание механизма, лежащего в основе этой способности, — ключевой вопрос регенеративной медицины.

Исследование под руководством Хорди Касановы (Институт молекулярной биологии Барселоны, CSIC и IRB Barcelona) и Ксавье Франча-Марро (Институт эволюционной биологии, CSIC-UPF), опубликованное в Cell Reports, раскрывает возможный механизм. Работая с клетками трахеи личинок Drosophila melanogaster, авторы показали, что ключевая особенность таких клеток — отсутствие вступления в эндоцикл. Это модифицированный клеточный цикл, при котором клетка многократно воспроизводит свой геном без деления.

«Функция эндоцикла в живых организмах до конца не изучена, — комментирует Ксавье Франч-Марро. — Одна из теорий предполагает, что эндоредупликация способствует увеличению размера клетки и обеспечивает выработку большого количества белка». Это характерно почти для всех клеток личинки Drosophila.

Ученые наблюдали, что клетки, вступающие в эндоцикл, теряют способность реактивироваться как стволовые. «Эндоцикл связан с необратимым изменением экспрессии генов в клетке, — объясняет Хорди Касанова. — Мы увидели, что ингибирование входа в эндоцикл дает клеткам способность к реактивации как стволовых».

Вход клетки в эндоцикл связан с экспрессией гена Fzr. Исследователи обнаружили, что ингибирование этого гена предотвращает этот вход, что, в свою очередь, приводит к превращению клетки в взрослого предшественника, сохраняющего способность реактивироваться как стволовая клетка. Таким образом, этот ген действует как переключатель, определяющий, вступит ли клетка в митоз (нормальное деление) или в эндоцикл. Последний запускает совершенно другую генетическую программу с иным исходом в отношении способности клетки к реактивации.