Германские ученые выяснили молекулярный механизм
самообновления стволовых клеток, который позволяет им либо сохранять
плюрипотентность (способность развиваться в различные клетки), либо
дифференцироваться в клетки определенной ткани. Результаты исследования
опубликованы в Molecular Systems Biology.
Для своей работы сотрудники Европейской лаборатории
молекулярной биологии в Гейдельберге разработали репортерную систему,
позволяющую отследить активность микроРНК в отдельных клетках. Она представляет
собой двунаправленный промотор, контролирующий экспрессию флуоресцентного
красителя-нормализатора красного цвета (гистон H2B-mCherry) и детектора микроРНК зеленого цвета (H2B-Citrine). Получающийся в
результате их смешения оттенок позволяет количественно оценить экспрессию
заданного вида микроРНК в клетке.
С помощью этой системы исследователи изучили активность 33
наиболее эволюционно сохранных микроРНК, связанных с дифференцировкой,
плюрипотентностью и пролиферацией, в мышиных эмбриональных стволовых клетках. Выяснилось,
что уровень экспрессии микроРНК-142 (miR-142) может быть высоким и низким, из-за чего клетки,
неотличимые по маркерам плюрипотентности, могут находиться в двух разных
состояниях.
Использовав моделирование и количественные экспериментальные
данные, ученые пришли к выводу, что эмбриональные стволовые клетки могут
переключаться между этими состояниями случайным образом. При этом клетки с
высоким содержанием miR-142
самообновляются, сохраняя плюрипотентность и не реагируя на внешние воздействия,
а с низким — отвечают на присутствие факторов дифференцировки.
Дальнейшее исследование показало, что регуляция посредством miR-142 способности клеток
дифференцироваться происходит по принципу двойной отрицательной обратной связи через
сигнальный путь KRAS/ERK между мембраной и ядром клетки (как показано на схеме).
Полученные результаты объясняют, как стволовым клеткам
удается поддерживать плюрипотентный резервуар в условиях меняющейся
концентрации факторов дифференцировки. Это принципиально важно для
регенеративной клеточной медицины, поскольку недифференцирующиеся клетки могут
со временем развиться в злокачественную опухоль.
МикроРНК — это небольшие молекулы РНК, которые не принимают непосредственного участия в синтезе белка на матрице РНК, но служащие важным регулятором посттранскрипционной экспрессии генов.
Олег Лищук
N+1
