Исследование стволовых клеток открывает дверь в неисследованный мир биологии
Впервые исследователи показали, что важнейший биологический процесс — синтез белка (трансляция) — можно изучать в взрослых стволовых клетках. Новаторская работа ученых из Детского исследовательского института UT Southwestern (CRI) также демонстрирует, что точное количество белка, производимого кроветворными стволовыми клетками, критически важно для их функции.
Открытие, опубликованное в Nature, показывает, что синтез белка не только фундаментален для регуляции стволовых клеток, но и критически важен для их регенеративного потенциала.
"Мы открыли новые области клеточной биологии, которые никто раньше не видел. Никто никогда не изучал синтез белка в соматических стволовых клетках", — заявил доктор Шон Моррисон, старший автор статьи.
Лаборатория доктора Адриана Салика в Гарварде химически модифицировала антибиотик пуримицин, что позволило визуализировать и измерить количество белка, синтезированного отдельными клетками в организме. Адаптировав этот метод для кроветворной системы, ученые обнаружили поразительный факт:
- Разные типы клеток крови производят сильно различающееся количество белка в час.
- Столовые клетки, в частности, синтезируют намного меньше белка, чем любые другие кроветворные клетки.
"Этот результат предполагает, что кроветворные стволовые клетки требуют более низкой скорости синтеза белка по сравнению с другими клетками", — пояснил доктор Моррисон.
Исследователи проверили это на мышиных моделях:
- Снижение синтеза на 30% (мутация в компоненте рибосомы) ухудшило функцию стволовых клеток.
- Увеличение синтеза (удаление гена-супрессора опухолей Pten) также нарушило функцию стволовых клеток.
Это доказывает, что для кроветворных стволовых клеток необходима строго регулируемая скорость синтеза белка — как ее повышение, так и понижение ухудшают их работу.
Удивительно, что при скрещивании двух мутантных линий мышей функция стволовых клеток возвращалась к норме, а развитие лейкемии значительно задерживалось или полностью блокировалось.
"Все это произошло потому, что производство белка в стволовых клетках вернулось к норме. Это было похоже на то, как две ошибки дали правильный результат", — отметил доктор Моррисон.
Многие болезни, включая дегенеративные заболевания и некоторые типы рака, связаны с мутациями в аппарате синтеза белка. Данное открытие позволяет предположить, что изменения в синтезе белка могут быть необходимы для развития этих заболеваний.
"Многие считают синтез белка "домашней" функцией, которая происходит в фоновом режиме во всех клетках. Реальность такова, что многие из таких функций строго регулируются", — сказал первый автор исследования доктор Роберт А. Дж. Сайнер. — "То, что мы видим в этом исследовании, — лишь верхушка айсберга".