Механизм контроля геномной структуры при ранней дифференцировке в нейроэктодерму

Учёные обнаружили, что компонент репрессорного комплекса поликомб-типа (PRC) — белок Phc1 (Rae28) — регулирует состояние хроматина и играет критическую роль в превращении недифференцированных клеток в клетки-предшественники нейронов. Исследование опубликовано 20 октября 2023 года в журнале iScience.

На ранних стадиях дифференцировки эмбриональных стволовых клеток (ES-клеток) и iPS-клеток они начинают делиться на группы (эктодерма, мезодерма, эндодерма). Для превращения в нейроэктодерму требуются специфические молекулы («нейральные индукторы»). Поскольку процесс дифференцировки необратим, считалось, что структура генома значительно меняется, но детали этого процесса были неясны.

Исследователи создали нокаутные клетки по генам PRC и выяснили, что белок Phc1 критически важен для дифференцировки именно в нейроэктодерму. ES-клетки с дефицитом Phc1 не реагируют на нейральные индукторы и остаются в недифференцированном состоянии. При этом Phc1-дефицитные клетки способны нормально дифференцироваться в мезодерму и эндодерму.

Сравнение состояния хроматина нормальных и Phc1-дефицитных клеток показало, что у последних структура хроматина генов плюрипотентности остаётся рыхлой, что блокирует дифференцировку. Таким образом, Phc1 управляет состоянием хроматина и наделяет клетки способностью реагировать на нейральные индукторы.

В будущем этот механизм может быть полезен для разработки методов направленной дифференцировки клеток.