Исследователи определили механизмы, позволяющие эмбриональным стволовым клеткам превращаться в любую клетку организма

Новое исследование в Еврейском университете в Иерусалиме проливает свет на плюрипотентность — способность эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) неограниченно самообновляться и дифференцироваться во все типы зрелых клеток. Решение этой проблемы, являющейся одной из главных задач современной биологии, могло бы ускорить применение ЭСК в клеточной терапии и регенеративной медицине.

Учёные из лаборатории доктора Эрана Мешорера на кафедре генетики сосредоточились на изучении эпигенетических механизмов, специфичных для ЭСК. Эти механизмы вызывают биологические изменения без изменения самой последовательности ДНК. Их молекулярная основа — хроматин, состоящий из ДНК клетки, а также структурных и регуляторных белков.

В ходе исследования, проведённого аспирантом Шаем Мельцером, были изучены механизмы, поддерживающие «открытую» конформацию хроматина в ЭСК. Было обнаружено, что хроматин в ЭСК менее конденсирован, что обеспечивает им гибкость или «функциональную пластичность» для превращения в любой тип клеток.

Этому способствует особый паттерн химических модификаций структурных белков хроматина — ацетилирование и метилирование гистонов. На ранних стадиях дифференцировки этот паттерн меняется, что способствует уплотнению хроматина.

Кроме того, авторы обнаружили, что частью этого механизма является белок ламин А ядерной ламины. Во всех дифференцированных типах клеток ламин А связывается с компактными доменами хроматина и закрепляет их на ядерной оболочке. Ламин А отсутствует в ЭСК, и это, вероятно, позволяет хроматину находиться в более свободном и динамичном состоянии в ядре клетки.

Авторы полагают, что пластичность хроматина эквивалентна функциональной пластичности, поскольку хроматин состоит из ДНК, содержащей все гены и кодирующей все белки любой живой клетки.

«Если мы сможем применить это новое понимание механизмов, придающих ЭСК их пластичность, то сможем увеличивать или уменьшать динамику белков, связывающих ДНК, и тем самым повышать или понижать потенциал дифференцировки клеток», — заключает доктор Мешорер. — «Это может ускорить использование ЭСК в терапии, позволив создавать в лаборатории клетки для имплантации человеку с целью лечения болезней, характеризующихся гибелью клеток, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона, диабет и другие дегенеративные заболевания».