Потеря химической метки на РНК удерживает эмбриональные стволовые клетки в состоянии анабиоза

Международная команда учёных, включая исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), обнаружила новый механизм регуляции РНК в эмбриональных стволовых клетках. Результаты убедительно доказывают, что специфическая химическая модификация, или "метка", на РНК играет ключевую роль в определении способности эмбриональных стволовых клеток приобретать различные клеточные идентичности.

Исследование, опубликованное в журнале Cell Stem Cell, показывает, что истощение или "нокаут" ключевого компонента системы, которая ставит эту химическую метку — известную как m⁶A или N6-метиладенозин, — значительно блокирует дифференцировку эмбриональных стволовых клеток в более специализированные типы клеток.

Эмбриональные стволовые клетки с нарушенной способностью ставить метку m⁶A, даже оставаясь внешне здоровыми, "застревают" в состоянии, подобном анабиозу, вместо того чтобы двигаться к определённой судьбе под действием сигналов к дифференцировке.

Исследование химических модификаций РНК относится к новой области — эпитранскриптомике. Метка m⁶A — наиболее распространённая из известных модификаций, обнаруживаемая на РНК тысяч белковых и сотен некодирующих генов в типичной клетке.

Анализ выявил высокую степень консервативности паттернов m⁶A между мышами и людьми. Более того, РНК с метками m⁶A деградировали в клетке быстрее и жили меньше, чем РНК без них.

Учёные обнаружили консервативную зависимость: для дифференцировки эмбриональных стволовых клеток в различные типы клеток необходимы нормальные уровни m⁶A. Делеция гена METTL3, кодирующего фермент, который ставит метку m⁶A на РНК, серьёзно блокировала дифференцировку как человеческих, так и мышиных эмбриональных стволовых клеток в клетки-предшественники кишечника, нейрональные или кардиальные линии.

Исследование предполагает, что модификации m⁶A на РНК делают переход между клеточными состояниями возможным, инструктируя клетки физически деградировать те РНК, которые помечены m⁶A. Это позволяет клеткам стать другим типом клеток. Если же клетки теряют способность метить РНК для разрушения, они теряют и способность меняться.

Среди потенциальных применений — разработка химических ингибиторов фермента METTL3 для поддержания стволовых клеток в недифференцированном состоянии для медицинских исследований и биотехнологии. В долгосрочной перспективе это может удешевить протоколы исследований со стволовыми клетками.