Карта расположения сигнального белка выявляет ключевые мишени в эмбриональных стволовых клетках человека
Эмбриональные стволовые клетки человека (hESCs) сохраняют способность формировать любой тип клеток в организме благодаря взаимодействию множества белков, включая внеклеточную сигнал-регулируемую киназу 2 (ERK2). Команда учёных под руководством специалистов A*STAR составила карту регуляторной сети, с помощью которой этот фермент поддерживает hESCs в состоянии самообновляющейся плюрипотентности, определив все сайты связывания ERK2 в геноме.
«ERK2, по-видимому, участвует в активной транскрипции большого числа генов в hESCs», — говорит старший автор исследования Хак-Хуи Нг. «Это первая полногеномная карта, описывающая взаимодействия киназы с хроматином в человеческих стволовых клетках».
Используя метод ChIP-seq, исследователи выявили около 12 000 сайтов связывания ERK2 с хромосомами в hESCs. Около двух третей этих сайтов находились рядом с промотерными областями ДНК, запускающими транскрипцию генов. Эти промотеры активируют набор генов, вовлечённых в метаболические пути и прогрессию клеточного цикла, включая гены, необходимые для выживания, пролиферации и плюрипотентности клеток.
Учёные также определили четыре транскрипционных фактора-кандидата, с которыми может взаимодействовать ERK2. Подавление трёх из них не повлияло на идентичность hESCs, но истощение фактора ELK1 привело к потере клетками плюрипотентности.
Команда показала, что ELK1 обладает двойной функцией:
- Вместе с ERK2 он активирует экспрессию генов, связанных с метаболизмом.
- В отсутствие ERK2 ELK1 может репрессировать гены, вовлечённые в дифференцировку и определение клеточной линии.
«Баланс между активной экспрессией генов и репрессией генов дифференцировки характерен для способности эмбриональных стволовых клеток становиться более специализированными», — объясняет первый автор исследования Джонатан Гёке. — «Двойная роль ELK1 указывает на то, что изменение активации, скорее всего, повлияет и на репрессию, и наоборот. Таким образом, активация и репрессия в некоторой степени — две стороны одной медали».