Обнаружен ключевой молекулярный сигнал, управляющий регенерацией в стволовых клетках планарий
Исследователи из Института Стоуэрс идентифицировали ключевую молекулу, которая направляет стволовые клетки планарий на создание собственных копий. Эта молекула, EGFR-3, является частью каскада сигналов, контролирующих деление и дифференцировку этих клеток в ответ на почти летальные дозы радиации.
Результаты, опубликованные 11 августа 2016 года в журнале Developmental Cell, важны для развития регенеративной медицины и создания более эффективных методов терапии рака.
Механизм регенерации планарий
Способность планарий к регенерации обеспечивается особыми взрослыми стволовыми клетками — необластами. Даже одна уцелевшая после радиации необласта может восстановить всю популяцию клеток червя.
Метод исследования
Учёные использовали РНК-интерференцию для «выключения» генов в предполагаемых сигнальных путях (EGF, FGF, Insulin и др.). Затем планарий подвергали сублетальной дозе радиации и наблюдали за способностью необластов к восстановлению.
Ключевая роль EGFR-3
Исследование показало, что ген egfr-3 необходим для восстановления популяции необластов. Белок EGFR-3 располагается на поверхности клеток и связывает эпидермальный фактор роста.
Люминесцентное окрашивание выявило любопытную особенность: белок EGFR-3 был сгруппирован на одной стороне клетки, а не распределён равномерно. Это указало на его возможную роль в асимметричном делении клеток.
Асимметричное vs. симметричное деление
- При асимметричном делении материнская клетка делится на две дочерние с разной судьбой (например, одна остаётся необластом, другая становится мышечной клеткой).
- При симметричном делении образуются две идентичные клетки.
Когда EGFR-3 функционировал нормально, облученные необласты делились асимметрично в половине случаев. При «выключении» egfr-3 асимметричное деление нарушалось. Это первое прямое молекулярное доказательство существования асимметричного деления у планарий.
Гипотеза о контроле качества
Учёные полагают, что этот сигнальный путь может обеспечивать контроль качества, предотвращая распространение повреждений ДНК (от радиации или других факторов). Вниз по каскаду от EGFR-3 были обнаружены гены, вовлеченные в репарацию ДНК.
«Асимметричное деление может быть способом избавиться от "плохих яблок". Мы думаем, что этот путь помогает "списать" клетки с дефектами, меняя их судьбу так, чтобы они больше не производили стволовые клетки. Прогноз: только клетки с наилучшей ДНК остаются и служат шаблоном для будущих поколений», — говорит Алехандро Санчес Альварадо, старший автор исследования.
Работа финансировалась Институтом медицинских исследований Стоуэрс, Медицинским институтом Говарда Хьюза и Национальным институтом общих медицинских наук NIH (R37GM057260).