Для стволовых клеток важна практика: стабильность эпигенетического наследования растет с делениями

Исследователи из Института науки Карнеги обнаружили, что перепрограммирование ДНК в стволовых клетках на ранних этапах дифференцировки происходит несовершенно, со случайным включением и выключением генов. Однако с каждым клеточным делением стабильность этого процесса резко возрастает — более чем в 100 раз.

Ученые Аллан Спредлинг и Эндрю Скора изучали стволовые клетки в яичниках плодовой мушки Drosophila, которые развиваются в специализированные фолликулярные клетки за девять поколений делений. С помощью системы репортерного гена GAL4-UAS они отслеживали состояние генов в разных участках хромосом.

Ключевые результаты:

• После первого деления случайные изменения в программировании генов происходили в 41% случаев.
• К пятому делению частота изменений снизилась до ~8%.
• К девятому делению изменения случались лишь в 0.37% случаев, что демонстрирует увеличение стабильности более чем в 100 раз.

Исследователи предполагают, что изначальная нестабильность эпигенетической информации может быть свойством стволовых клеток, предотвращающим их преждевременную дифференцировку и сохраняющим гибкость. «Похоже, прежде чем конкретный тип клеток сможет образоваться из стволовой, его клеткам-предшественникам нужно научиться поддерживать и передавать эпигенетическую информацию», — говорит Спредлинг.

Работа подтвердила, что ключевые изменения происходят в самих хромосомах, вероятно, затрагивая белки упаковки ДНК, которые контролируют экспрессию генов. Такие наследуемые изменения структуры хромосом называются эпигенетическими.

«Применение системы GAL4-UAS в определенной линии стволовых клеток позволяет количественно измерить стабильность эпигенетической информации и проследить её изменение в процессе развития. Это окажет влияние на широкий спектр исследований стволовых клеток», — отметил Спредлинг.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.