Учёные раскрыли одну из тайн регенерации тканей

Исследователи из Рочестерского университета идентифицировали генетический переключатель, который контролирует окислительный стресс в стволовых клетках и, таким образом, управляет их функцией.

Многие органы способны к постоянному обновлению благодаря наличию в них стволовых клеток. Их активность должна тщательно контролироваться, поскольку её избыток может привести к таким заболеваниям, как рак. Становится очевидным, что окислительный стресс лежит в основе этого регулирования.

Биологи Генрих Джаспер, Кристин Хохмут, Бенуа Битю и генетик Дирк Боман из Медицинского центра Рочестерского университета изучали функцию двух генов, Nrf2 и Keap1, в кишечных стволовых клетках Drosophila (плодовой мушки). Эти гены уже были известны как регуляторы клеточного ответа на окислительный стресс.

Исследователи обнаружили, что в отличие от других типов клеток, Nrf2 был активен в стволовых клетках даже в отсутствие стресса. Оказалось, что Nrf2 предотвращает деление стволовых клеток, и только когда он подавлен, деление может происходить. Здесь в игру вступает ген Keap1.

При повреждении кишечника мушки белки, секретируемые повреждёнными клетками, посылают сигналы, активирующие стволовые клетки. Keap1 ингибирует функцию Nrf2 в стволовых клетках, получающих такие сигналы, что позволяет им делиться и регенерировать ткань кишечника.

Nrf2 контролирует активность стволовых клеток, влияя на уровень ROS (реактивных форм кислорода) в них. Nrf2 снижает уровень ROS в клетках. Деление кишечных стволовых клеток может происходить только при повышении уровня ROS, и пока Nrf2 активен, этого не случится. Но когда Keap1 подавляет Nrf2, уровень ROS повышается, позволяя стволовым клеткам делиться и инициировать регенерацию. Этот переключатель является критическим сенсором стресса.

Соответственно, исследователи обнаружили, что при нарушении функции Nrf2 кишечник мушки дегенерирует из-за чрезмерного производства новых клеток стволовыми клетками.

Работа будет опубликована в выпуске журнала Cell Stem Cell от 4 февраля.

Учёные надеются, что другие исследователи начнут проверять, работает ли регуляция стволовых клеток таким же образом у мелких позвоночных и человека. Это могло бы способствовать адаптации этих открытий для новых методов терапии.