Клетки-«младенцы» учатся общаться с помощью гена lsd1

Новое исследование учёных из Института Карнеги показывает, что молодые клетки-предшественники (прогениторы), недавно образовавшиеся из стволовых клеток, должны пройти процесс созревания, прежде чем смогут полноценно участвовать в межклеточной коммуникации. Ранее считалось, что такие клетки уже компетентны к сложному взаимодействию.

Работа опубликована в Genes and Development.

Эпигенетическое «обучение» клеток

• Способ организации молекул, упаковывающих хромосомы и контролирующих активность генов, называется эпигенетическим состоянием клетки.
• Изменения в этом состоянии определяют, как меняются свойства клетки по мере созревания ткани.
• «Приобретённые эпигенетические изменения в развивающейся клетке напоминают изменения, которые мозг претерпевает в детстве в процессе обучения», — пояснил Аллан Спредлинг.

Роль гена lsd1 в созревании

Исследователи Минг-Чиа Ли и Аллан Спредлинг использовали генетические инструменты плодовой мушки (Drosophila), чтобы изучить этот процесс.

• Они сфокусировались на клетках-предшественниках фолликулов в яичнике.
• Был идентифицирован ключевой ген lsd1, необходимый для нормальной скорости созревания этих клеток.
• Уровень белка Lsd1, кодируемого этим геном, снижается по мере приближения клеток к дифференцировке (приобретению специализации).
• Меняя уровни белка Lsd1, учёные могли сдвигать начало дифференцировки. Они пришли к выводу, что она начинается, когда уровень Lsd1 падает ниже критического порога, что, вероятно, соответствует моменту, когда гены могут стабильно экспрессироваться.

Важность времени и коммуникации

• «Время начала дифференцировки очень важно для нормального развития. Оно определяет, сколько раз делятся клетки-предшественники», — сказал Минг-Чиа Ли. Даже небольшие изменения в уровне Lsd1 меняли итоговое количество фолликулярных клеток и снижали функцию яичника.
• Ранее считалось, что предшественники начинают дифференцироваться в ответ на внешний сигнал от половых клеток (герминативных клеток). Однако исследование показало, что этот сигнал присутствовал постоянно ещё до того, как предшественники на него отреагировали.
• Ключевым фактором оказалось именно опосредованное Lsd1 изменение эпигенетического состояния, которое определяло, когда клетки-предшественники становятся способными ответить на сигнал и начать дифференцировку.
• Став компетентными, дифференцирующиеся фолликулярные клетки начинают активно общаться с соседями и продолжают это делать на протяжении всей жизни.

Широкое значение открытия

• Молекулы и механизмы, изученные в этой работе, встречаются у большинства многоклеточных животных, поэтому выводы, вероятно, применимы ко всему животному царству, включая человека.
• Исследование важно не только для понимания нормального развития, но и может помочь прояснить изменения эпигенетического состояния при некоторых раковых заболеваниях. В небольшой части клеток таких опухолей начинает экспрессироваться высокий уровень Lsd1, и они ведут себя как недифференцированные предшественники.
• «Изучение дифференцировки фолликулярных клеток у дрозофилы может глубже показать нам, что делает Lsd1 как в нормальных, так и в раковых клетках-предшественниках», — добавил Ли.