Происхождение стволовых клеток

Исследовательская группа профессора биологии растений Фрайбургского университета Томаса Лаукса опубликовала в журнале Developmental Cell первые результаты о том, как формируются стволовые клетки побега у растений в процессе эмбриогенеза.

Плюрипотентные стволовые клетки могут развиться в любой тип клеток организма. В отличие от животных, растения могут формировать совершенно новые органы из своих стволовых клеток на протяжении всей жизни, которая у некоторых видов деревьев может длиться тысячу лет и более. Хотя функция стволовых клеток для регенерации тканей или роста изучена подробно, о том, как они формируются в ходе эмбрионального развития, известно гораздо меньше.

Несколько лет назад команда Лаукса обнаружила у модельного растения Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля) транскрипционный фактор WUSCHEL, ответственный за постоянное обновление стволовых клеток побега. Этот белок присутствует в эмбрионе уже при формировании стволовых клеток. Однако ключевое открытие сделал аспирант Чжунцзюань Чжан: оказалось, что за развитие стволовых клеток отвечает не WUSCHEL, а родственный транскрипционный фактор WOX2.

Ранее было известно лишь, что WOX2 контролирует более ранние этапы формирования паттерна эмбриона. Чжан обнаружил, что WOX2 предотвращает дифференцировку клеток в области эмбриона, где формируются стволовые клетки, в специализированные типы клеток, тем самым сохраняя их неограниченный потенциал развития.

Это означает, что растения используют стратегии, схожие с животными. У Arabidopsis WOX2 регулирует баланс между двумя растительными гормонами — цитокинином и ауксином, обеспечивая накопление относительно большого количества первого и малого количества второго в клетках-предшественниках стволовых клеток.

Исследователи растений уже несколько десятилетий используют этот механизм для регенерации побега из корня или листа в тканевых культурах. Таким образом, этот метод отражает тот же механизм, который эволюция нашла гораздо раньше для развития стволовых клеток во время эмбриогенеза.

Томас Лаукс возглавляет лабораторию в Институте биологии III и является членом кластера передового опыта BIOSS Центра биологических сигнальных исследований Фрайбургского университета.