Ученые обнаружили ключевой механизм специализации клеток

Исследователи из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна Университета Йешива раскрыли механизм, управляющий тем, как клетки становятся специализированными в процессе развития. Их выводы, опубликованные 10 ноября в онлайн-версии журнала Cell, могут иметь значение для здоровья человека и изучения болезней.

Фундаментальный вопрос биологии — как из оплодотворенной яйцеклетки возникают многие различные клетки организма, такие как нервные, кровяные или клетки печени. Исследование проливает свет на этот процесс, известный как дифференцировка, и актуально для изучения рака, исследований стволовых клеток и регенеративной медицины.

Ученые изучали дифференцировку клеток у плодовой мушки Drosophila melanogaster. Они обнаружили, что специализация клеток зависит от пары белков, действующих как супер-регуляторы уже известных белков: один супер-регулятор побуждает клетку к дифференцировке, а другой пытается сдержать этот процесс.

Исследование провели старший автор Николас Бейкер, профессор генетики, биологии развития и молекулярной биологии, а также офтальмологии и визуальных наук в колледже Эйнштейна, и аспирант Абхишек Бхаттачарья, ведущий автор статьи. Они изучали белки типа Helix-Loop-Helix — «мастер-регуляторы», известные своей ролью в дифференцировке клеток мушки, таких как мышечные, жировые и клетки нервной системы. Исследуя развитие глаза у плодовой мушки, они обнаружили, что эти мастер-регуляторы, в свою очередь, контролируются «супер-регуляторными» белками, которые связываются с ними.

Успешная дифференцировка клеток требует присутствия как мастер-регуляторных, так и супер-регуляторных белков. «Если вы не повернете оба этих ключа, дифференцировка клеток не будет работать должным образом», — сказал доктор Бейкер.

Один из этих супер-регуляторов, белок E-protein Daughterless (Da), связывается с белками Helix-Loop-Helix, чтобы активировать их. Da также запускает экспрессию белка Extramacrochaetae (Emc), который выключает белки Helix-Loop-Helix. Благодаря этому механизму обратной связи, Da и Emc позволяют белкам Helix-Loop-Helix функционировать в определенные моменты развития мушки, создавая ее специализированные клетки.

Похожие выводы, по-видимому, применимы к белкам Helix-Loop-Helix, присутствующим в клетках человека, где они вовлечены как в развитие рака, так и в дифференцировку стволовых клеток в специализированные ткани. «Мы ожидаем, что в области исследований стволовых клеток будут люди, весьма заинтересованные в том, что мы обнаружили», — отметил доктор Бейкер.