Новое измерение в сигнализации стволовых клеток

Команды Кристиана Шрётера из Института молекулярной физиологии Макса Планка в Дортмунде и Луиса Морелли из Института биомедицинских исследований Буэнос-Айреса (IBioBa) впервые показали, что ключевой сигнальный белок ERK в стволовых клетках обрабатывает информацию с помощью быстрых импульсов активности. Длительность интервала между импульсами может кодировать информацию, важную для принятия клеткой решения о дальнейшей судьбе.

Динамика определяет судьбу клетки

Динамика активации сигнальной сети может определять различный клеточный ответ на разные сигналы. Например, кратковременная активация приводит к росту клетки, а длительная — к её дифференцировке.

ERK активируется импульсами каждые шесть-семь минут

С помощью флуоресцентного сенсора учёные в реальном времени измерили активность ERK в живых стволовых клетках. Впервые было обнаружено, что активность ERK пульсирует каждые 6–7 минут, что быстрее, чем в других изученных клеточных системах. В отдельных клетках импульсы часто следовали очень регулярно, но паттерны пульсации заметно различались между клетками. С увеличением сигнала FGF4 (фактора роста фибробластов 4) возрастало общее количество импульсов в популяции клеток, хотя длительность отдельных импульсов не менялась.

Междисциплинарный подход — межконтинентальное сотрудничество

Для анализа данных был разработан новый теоретический подход. Учёные обнаружили, что длительность интервала между импульсами может кодировать информацию, поскольку наблюдались периоды пульсации и тишины. Это новое динамическое свойство они назвали прерывистыми колебаниями.

«Мы предполагаем, что прерывистые колебания в стволовых клетках работают как своего рода азбука Морзе, кодирующая информацию о дифференцировке. Вероятно, решающую роль играет сам переход от пульсации к тишине», — говорит Кристиан Шрётер.

Исследование опубликовано в журнале Development.