Новые исследования раскрывают процессы дифференцировки стволовых клеток планарий

Планарии, скромные плоские черви, стали важной моделью для изучения регенерации благодаря обилию стволовых клеток (необластов) и способности восстанавливать утраченные части тела.

В двух новых работах лаборатории Алехандро Санчеса Альварадо из Stowers Institute for Medical Research исследуются процессы дифференцировки стволовых клеток в клетки кожи планарий.

Роль ферментов хроматина в необластах

В исследовании, опубликованном 17 декабря 2015 года в Cell Reports, Элизабет Дункан и коллеги провели одно из первых углубленных in vivo исследований регуляции хроматина у планарий. Они изучили ферменты Set1 и MLL1/2, которые добавляют химические метки к гистоновым белкам хроматина.

• При снижении уровня Set1 черви в итоге погибали, так как этот фермент связан с поддержанием популяции стволовых клеток.
• Ключевое открытие: Снижение уровня MLL1/2 привело к потере ресничек на коже и прекращению плавания, хотя стволовые клетки не терялись.

С помощью метода ChIP-seq (впервые примененного у планарий) Дункан обнаружила, что изменения в генах, ассоциированных с ресничками, происходят именно в необластах, а не в зрелой эпителиальной ткани.

"Теперь мы думаем, что стволовые клетки могут заранее готовиться к экспрессии генов ресничек, и этот фермент необходим для установления такого потенциала", — говорит Дункан.

Это открытие предполагает, что дефекты цилиогенеза (процесса построения ресничек) могут начинаться раньше, чем считалось, что имеет значение для понимания ряда заболеваний человека: первичной цилиарной дискинезии, гидроцефалии, поликистоза печени и почек, пороков сердца.

Контроль дифференцировки в клетки кожи

В статье в eLife от 12 октября 2015 года Кимберли Ту и коллеги исследовали, как необласты развиваются в эпидермальные клетки (кожу червя).

Исследователи обнаружили, что ген egr-5, кодирующий фактор транскрипции, контролирует экспрессию маркерных генов на разных стадиях дифференцировки. Он высоко экспрессируется, когда клетки начинают превращаться в клетки кожи.

• Снижение активности egr-5 блокировало правильную дифференцировку клеток, и они не могли сформировать зрелые клетки кожи.
• Это создавало "брешь" в целостности эпидермиса, что в итоге приводило к гибели животных.
• Брешь также вызывала стрессовый ответ, заставляя необласты чрезмерно пролиферировать и дифференцироваться в другие типы клеток, включая нейроны и клетки кишечника.

Результаты раскрывают критическую роль egr-5 в развитии эпителиальных клеток и подчеркивают биологическую сложность, скрытую в этом, казалось бы, простом организме.