Управление самообновлением стволовых клеток

Ученые из Института биомедицинских исследований Фридриха Мишера (FMI) впервые установили прямую связь между консервативным фактором стволовых клеток и регуляцией клеточного цикла в взрослых стволовых клетках. Как сообщается в онлайн-публикации в EMBO Journal, они показали, что самообновление стволовых клеток зародышевой линии C. elegans требует репрессии ингибитора клеточного цикла CKI-2 с помощью консервативного РНК-связывающего белка FBF.

Перспектива стволовых клеток двойственна: с одной стороны, они могут дифференцироваться во все специализированные клетки тканей организма, обеспечивая восстановление тканей; с другой — они могут самообновляться, формируя новые стволовые клетки и гарантируя, по крайней мере в теории, неисчерпаемый запас нужных клеток. Однако молекулярные процессы, контролирующие эти свойства, все еще остаются неясными.

Из наблюдений известно, что стволовые клетки, начинающие дифференцировку, делятся медленнее — их клеточный цикл замедляется, как будто давая клеткам время сменить программу. В то же время клетки, которые самообновляются, проходят через клеточный цикл быстрее, как будто не оставляя им альтернативы. Несмотря на растущие доказательства важности регуляции клеточного цикла для самообновления и дифференцировки, связать ключевые факторы стволовых клеток с регуляцией цикла у взрослых стволовых клеток до сих пор не удавалось.

Группа под руководством Рафаля Чоска из FMI впервые описала прямую связь между белками, контролирующими свойства стволовых клеток, и белками, управляющими клеточным циклом. В их экспериментальной модели, нематоде C. elegans, фактор стволовых клеток FBF (связывающий РНК) репрессирует ингибитор клеточного цикла CKI-2. Эта репрессия достигается за счет прямого связывания FBF с мРНК cki-2. Ученые показали, что этот механизм необходим не только для самообновления стволовых клеток, но и для предотвращения их несвоевременной дифференцировки. Таким образом, при отсутствии FBF черви теряют стволовые клетки зародышевой линии. Когда же ингибирование CKI-2 в этих червях снимали, клетки ускоряли прохождение клеточного цикла, и стволовые клетки зародышевой линии у червей снова формировались.

«Понимание процессов, определяющих характеристики стволовых клеток, абсолютно критично, если мы когда-либо захотим использовать весь потенциал стволовых клеток в терапии. Ряд доказательств указывал на то, что решение о самообновлении или дифференцировке тесно связано с клеточным циклом. Мы впервые продемонстрировали эту связь на молекулярном уровне», — комментирует Чоск.