Как стволовые клетки сохраняют свою судьбу

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса выяснили, почему определённые стволовые клетки способны оставаться стволовыми клетками.

Отчёт в выпуске журнала Cell Stem Cell от 4 июня показывает, что фермент, изменяющий способ упаковки ДНК в клетках, позволяет включать и выключать определённые гены, тем самым предотвращая превращение стволовой клетки в другой тип клеток.

Каждая клетка должна вместить 6 футов высокоорганизованной и тщательно упакованной ДНК. Некоторые участки ДНК упакованы плотнее других, и эта структура динамична. Существуют специфические ферменты, которые меняют степень конденсации ДНК, чтобы помочь включать и выключать гены. Гены, которые выключены, обычно находятся в плотно упакованной ДНК. Чтобы включить гены, ДНК вокруг них ослабляется, чтобы активаторы и другие белки могли взаимодействовать с ней.

Исследователи предположили, что перестройка ДНК белками, из которых состоят хромосомы, может играть роль в решении, изменится ли стволовая клетка в другой тип или останется стволовой, поскольку изменение упаковки ДНК позволило бы выключить множество генов и включить другие.

Генетически модифицировав мух, чтобы в стволовых клетках семенников плодовых мушек отсутствовало несколько белков, участвующих в упаковке ДНК, команда обнаружила, что если удалить фермент NURF из тестикулярных стволовых клеток, эти клетки исчезают. Постоянный запас стволовых клеток в семенниках отвечает за производство клеток, которые в конечном итоге становятся сперматозоидами. Дополнительное окрашивание семенников цветными маркерами показало, что эти клетки не исчезли полностью, а превратились в другой тип клеток — сперматозоиды.

«Этот эксперимент было действительно сложно провести, — говорит Эрика Матунис, доктор философии, профессор клеточной биологии. — Как только вы удаляете NURF из этих клеток, они уходят, поэтому нужно брать много образцов, чтобы увидеть, как клетки перемещаются, поскольку мы наблюдаем не живые движущиеся клетки, а скорее отдельные "вспышки" во времени».

Так как же NURF сохраняет стволовые клетки стволовыми? NURF может как включать, так и выключать гены. «Мы до сих пор не знаем, что происходит в этом случае с тем, как NURF регулирует гены, чтобы удержать стволовые клетки от изменения», — говорит Матунис.

Группа Матунис в прошлом году обнаружила белки, способные предотвращать превращение стволовых клеток в другие типы клеток в семенниках плодовой мушки. Теперь они показали, что эти же белки также работают вместе с NURF, чтобы удержать стволовые клетки от изменения. «Это, конечно, не единственный путь, просто тот, о котором мы знаем больше, — говорит Матунис. — Вероятно, это запутанный клубок всевозможных сигналов в этих клетках, которые предотвращают дифференцировку этих стволовых клеток».

NURF предотвращает изменение стволовых клеток в семенниках плодовой мушки, но вопрос о том, предотвращает ли NURF изменение других стволовых клеток, ещё требует проверки. Матунис полагает, что белки, подобные NURF, будут влиять на решение клетки измениться или нет и в других типах клеток.