Стволовые клетки знают, как раскрыться и расслабиться

Исследование под руководством Института Бабрахама с коллабораторами из Великобритании, Канады и Японии раскрыло новое понимание того, как открытая структура генома поддерживает долгосрочный и неограниченный потенциал развития эмбриональных стволовых клеток. Это открывает новые пути для повышения качества и стабильности эмбриональных стволовых клеток — необходимое условие для реализации их потенциала в регенеративной медицине.

Загадка открытого гетерохроматина

Хранение и упаковка ДНК в ядре можно рассматривать как два разных состояния: области генома, «открытые для работы» и доступные для считывания, и области, «запертые» плотной упаковкой.

Исследователи детально изучили загадочные плотно упакованные участки генома — конститутивный гетерохроматин. Ранее было показано, что в эмбриональных стволовых клетках он поддерживается в необычно открытой и некомпактной организации, что отличает их от всех других типов клеток. Считается, что эта редкая форма архитектуры генома может способствовать поддержанию стволовых клеток в неспециализированном состоянии, сохраняя их потенциал стать любой клеткой тела. Причина такой организации оставалась неизвестной.

Новый путь контроля

Как описано в журнале Genes & Development, учёные идентифицировали новый путь, контролирующий организацию гетерохроматина в эмбриональных стволовых клетках мыши. Неожиданно этот путь определил новые роли для нескольких хорошо известных факторов стволовых клеток.

Исследование показало, что факторы Nanog и Sall1 связываются с гетерохроматином и помогают поддерживать эту часть генома в открытой форме. Эмбриональные стволовые клетки, лишённые Nanog и Sall1, демонстрировали серьёзные дефекты в организации гетерохроматина, включая его закрытие и компактизацию.

Связь факторов и архитектуры генома

Эти новые данные раскрывают первую прямую связь между факторами стволовых клеток и контролем архитектуры генома, объясняя, почему гетерохроматин в стволовых клетках обычно находится в открытой и некомпактной форме. Нарушение регуляции гетерохроматина может иметь последствия для долгосрочной генетической стабильности стволовых клеток и их способности созревать в специализированные типы клеток.

Перспективы для медицины

Доктор Питер Рагг-Ганн, старший автор статьи и руководитель исследовательской группы в Институте Бабрахама, пояснил: «Эта неожиданная связь между факторами стволовых клеток и организацией гетерохроматина важна, потому что она рассказывает нам о том, как работают стволовые клетки. Используя эту вновь выявленную связь, мы открываем новые пути для более успешного перепрограммирования взрослых клеток в состояние стволовых клеток, что является приоритетом для будущих подходов регенеративной медицины».