Новое открытие объясняет, почему клетки с идентичными генами выполняют уникальные функции
Учёные совершили важное открытие, объясняющее, как и почему миллиарды разных клеток в нашем теле выглядят и функционируют по-разному, несмотря на идентичные гены. Открытие, сделанное командой из Института генетики Смерфита Тринити-колледжа в Дублине, применимо ко всем сложным животным, включая человека.
Команда обнаружила совершенно новое семейство белков у животных с позвоночником — включая рыб, рептилий, птиц и млекопитающих, — которое они назвали PALI1 и PALI2. Интересно, что эти семейства белков произошли от генов, которые приобрели новые функции после того, как позвоночные и беспозвоночные виды эволюционно разошлись миллионы лет назад. В частности, PALI1 жизненно важен для эмбрионального развития и, в особенности, для контроля клеточной идентичности.
Командой руководил адъюнкт-профессор генетики Тринити-колледжа Адриан Брэкен. Результаты работы опубликованы в ведущем международном научном журнале Molecular Cell. Ведущими авторами статьи стали доктор Эрик Конвей и доктор Эмилия Джерман, ранее работавшие аспирантами в лаборатории профессора Брэкена. Команда также сотрудничала с лабораторией Харухико Косэки в Институте RIKEN в Японии.
Новая работа помогает понять, почему клетка крови и клетка мозга выглядят и функционируют по-разному, хотя содержат абсолютно одинаковые гены. Этот загадочный вопрос о так называемой «клеточной идентичности» является центральным для области эпигенетики, которая стремится объяснить, как клетки вашего тела с идентичными наборами генов могут так различаться по внешнему виду и функциям. Изучение эпигенетики дало ключевые молекулярные представления о том, как каждый тип клеток имеет свой уникальный паттерн генов, которые либо включены, либо выключены строго контролируемым образом.
Ключевую роль в этом играет группа эпигенетических регуляторов, называемых Polycombs, которые жизненно важны для регуляции клеточной идентичности у многоклеточных организмов как растительного, так и животного царства. Лаборатория Брэкена изучает биологию этих эпигенетических регуляторов Polycomb, а недавно открытые белки PALI1 и PALI2 образуют новое семейство Polycomb, уникальное тем, что оно присутствует только у позвоночных — его нет у беспозвоночных животных или растений.
Комментируя открытие, профессор Брэкен сказал: «Это открытие PALI1 и PALI2 — важный шаг вперёд в нашем понимании того, как стволовые клетки специализируются у сложных животных, таких как рыбы, рептилии, птицы и млекопитающие».
«Помимо значимости для биологии стволовых клеток и регенеративной медицины, оно также может иметь значение для будущей терапии рака. Например, мы также изучаем родственный белок Polycomb под названием EZH2, функция которого нарушена при некоторых видах рака крови и мозга. Для лечения этих пациентов были разработаны несколько новых препаратов, нацеленных на EZH2, но наши новые результаты позволяют предположить, что этих пациентов также потенциально можно лечить препаратами, нацеленными на белки Polycomb PALI1 и PALI2, что может обеспечить дополнительную пользу».
«Эти продолжающиеся исследования в лаборатории Брэкена поддерживаются финансированием от Ирландского онкологического общества, Ирландского исследовательского совета, Worldwide Cancer Research, Совета по исследованиям в области здравоохранения и Фонда науки Ирландии, за что мы очень благодарны».