Slc20a1b необходим для экспансии гемопоэтических стволовых/прогениторных клеток у рыб данио

Гемопоэтические стволовые/прогениторные клетки (ГСК/ПК) — это основа кроветворной системы, способная обеспечивать организм всеми типами клеток крови. Нарушение их гомеостаза ведёт к серьёзным заболеваниям.

Для изучения кроветворения часто используют рыбу данио (zebrafish) из-за короткого цикла развития, прозрачных эмбрионов и высокой степени консервативности системы с человеком.

В 2012 году группы Вэньцина Чжана (Wenqing Zhang) и Июэ Чжана (Yiyue Zhang) совместно провели генетический скрининг с помощью мутагена ENU и получили серию мутантов с дефектами кроветворения. Новое исследование этих лабораторий, опубликованное в Science China Life Sciences, раскрыло роль гена slc20a1b.

Ключевые результаты исследования:

  1. Фенотип мутанта smu07: У мутанта наблюдались дефекты эритроидного, миелоидного и лимфоидного ростков. Это указывало на проблему на уровне ГСК/ПК.
  2. Дефект экспансии: ГСК/ПК у мутанта возникали нормально, но затем не могли расширяться, и их количество становилось значительно ниже нормы.
  3. Идентификация гена: Методами генетического картирования причинный ген был определён как slc20a1b. Точечная мутация (замена одного нуклеотида) приводила к замене одной аминокислоты в белке (D48E).
  4. Подтверждение CRISPR-Cas9: Создание нового мутанта по slc20a1b с помощью технологии CRISPR-Cas9 полностью воспроизвело фенотип smu07, подтвердив роль гена.
  5. Автономный дефект в ГСК/ПК: Эксперименты по трансплантации показали, что мутантные ГСК/ПК не могут расширяться в нормальной среде, а нормальные клетки — могут в мутантной. Это доказало, что дефект вызван автономной мутацией гена slc20a1b именно в ГСК/ПК.
  6. Клеточный механизм: Причиной дефекта стала не повышенная гибель клеток, а нарушение пролиферации. Клеточный цикл мутантных ГСК/ПК блокировался в фазе G2/M, что препятствовало нормальному делению и экспансии.

Вывод

Исследование впервые показало, что ген slc20a1b играет незаменимую роль в пролиферации ГСК/ПК, выступая новым регулятором их клеточного цикла. Его мутация приводит к остановке цикла в G2/M-фазе, резкому снижению числа ГСК/ПК и, как следствие, к тяжёлому нарушению развития всей кроветворной системы.