Поведение стволовых клеток растений и животных удивительно схоже

Новое исследование Лундского университета (Швеция) показывает, что поведение стволовых клеток у растений и животных удивительно похоже. Исследователи смогли создать математические уравнения, которые выявляют очень небольшие различия в поведении белков. Результаты, как надеются учёные, могут быть использованы в исследованиях стволовых клеток человека.

Растительное и животное царства разделились в ходе эволюции более 1,6 миллиарда лет назад. Удивительно, что взаимодействия между несколькими ключевыми генами, контролирующими судьбу каждой стволовой клетки, настолько схожи в обоих случаях.

Исследователи подошли к изучению стволовых клеток с необычной, теоретико-физической перспективы, что оказалось успешным. Сформулировав математические уравнения, они детально изучили белки, центральные для стволовых клеток млекопитающих и растений. Эти белки связаны с генами, контролирующими стволовые клетки. Особое внимание уделялось тому, как эти белки взаимно влияют друг на друга посредством взаимодействия по мере развития клеток.

Хотя белки в стволовых клетках млекопитающих и растений очень разные, если изучать их по отдельности, существуют значительные сходства в том, как они взаимодействуют, то есть как усиливают или ослабляют друг друга.

Стволовая клетка способна развиваться в несколько различных типов клеток и является своего рода материнской клеткой для всех специализированных типов клеток организма. У животных эти специализированные клетки никогда не могут самостоятельно вернуться в состояние стволовой клетки. У растений — могут.

Специализированные клетки растений могут вернуться к состоянию стволовых клеток без внешнего воздействия. В растительном мире существует естественный процесс репрограммирования.

Математические уравнения показывают, что очень небольших различий достаточно, чтобы объяснить, почему растительные клетки настолько гибки, в то время как клетки млекопитающих требуют искусственного репрограммирования для возврата в стволовое состояние.

Когда на клетки оказывается внешнее влияние — искусственное для животных или естественное для растений — незначительные различия во взаимодействии играют большую роль, и различия оказываются более значимыми.

Исследователи надеются, что понимание процессов из мира растений может помочь в повышении эффективности репрограммирования клеток животных. Текущее исследование даёт подсказки о том, почему вернуть клетку в состояние стволовой у растений намного проще, чем у млекопитающих.

Репрограммирование стало часто используемым термином в контексте стволовых клеток после Нобелевской премии по физиологии и медицине 2012 года, присуждённой, в частности, Синье Яманаке. Он продемонстрировал, как можно внешним воздействием, увеличивая концентрацию определённых белков, вернуть клетки в состояние эмбриональной стволовой клетки. Такой "поворот времени вспять" имеет огромный потенциал в клинической практике, например, в регенеративной медицине.

Исследование было недавно опубликовано в научном журнале PLoS ONE.