Роль РНК в определении состояния стволовых клеток

Стволовые клетки интересны своей плюрипотентностью — способностью превращаться в любую клетку организма. Контроль над этой способностью — ключ к их терапевтическому применению.

Учёные из Центра исследований РНК IBS, работая с эмбриональными стволовыми клетками мыши (mESCs), приблизились к пониманию этого контроля. Они обнаружили 16 РНК-связывающих белков (RBPs), истощение которых приводит к потере плюрипотентности. Шесть из этих белков (Krr1, Ddx47, Ddx52, Nol6, Pdcd11 и Rrp7a) образуют критически важный белковый комплекс — процессому малой субъединицы (SSUP), отвечающую за сборку рибосом. Результаты опубликованы в Genes & Development.

Метод и ключевые открытия:

  • С помощью РНК-интерференционного скрининга RBPs в mESCs было выявлено 16 белков, необходимых для плюрипотентности.
  • Установлено, что 6 RBPs, формирующих SSUP, опосредуют биогенез 18S рРНК, что делает их важными регуляторами для плюрипотентных клеток.
  • Дополнительная проверка 27 генов, участвующих в биогенезе рибосом, подтвердила роль SSUP: истощение пяти его белков (Imp4, Mpp10/Mphosph10, Wdr36, Wdr46, Wdr75) снижало экспрессию Nanog, а отсутствие Cirh1a вызывало гибель клеток.

Роль SSUP и трансляции:

  • В ESCs субъединицы SSUP повышены, что усиливает скорость трансляции и поддерживает регуляторную сеть плюрипотентности.
  • Гены SSUP, включая Krr1, высоко экспрессированы в пролиферирующих клетках, особенно в линиях ESCs. Они критически важны для поддержания уровня белков факторов плюрипотентности, таких как Nanog и Esrrb.
  • Обработка mESCs ингибитором трансляции 4EGI-1 быстро снижала уровень белков Nanog, Esrrb и Tfcp2l1. После трёх дней обработки клетки теряли идентичность стволовых клеток. Скорость синтеза белка падала примерно на 50%, а способность к повторному образованию колоний снижалась.
  • Белки SSUP также необходимы для эффективного репрограммирования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток: в клетках с истощённым Krr1 индукция эндогенных Nanog и Esrrb существенно задерживалась и подавлялась.

Выводы и значение:

Исследование показало, что ESCs остаются в плюрипотентном состоянии, пока главные транскрипционные факторы (TFs) поддерживаются на должном уровне. Точная регуляция скорости трансляции может критически влиять на окончательную судьбу стволовых клеток.

Работа восполняет пробел в изучении посттранскрипционных регуляторных путей, демонстрируя ключевую роль SSUP в поддержании целостности плюрипотентных стволовых клеток. Она предоставляет экспериментальные доказательства важности контроля на уровне РНК для определения судьбы ESCs. Поскольку рибосомная РНК участвует в контроле клеточной судьбы, это исследование создаёт теоретическую основу для терапии заболеваний и нейробиологических исследований, потенциально открывая пути для лечения дегенеративных болезней или даже рака мозга.

2015-10-12