Обнаружен главный регулятор генома, сообщают исследователи стволовых клеток

Новое исследование ученых из Университета в Буффало, опубликованное в PLOS ONE, свидетельствует, что сложный процесс развития организма (онтогенез) начинается с единственного "главного" рецептора фактора роста, который регулирует весь геном.

"Наше исследование показывает, как единственный белок рецептора фактора роста перемещается прямо в ядро, чтобы запрограммировать весь геном", — говорит старший автор работы, профессор Михал К. Стаховиак.

Исследование бросает вызов давнему предположению в биологии, что специфические типы факторов роста функционируют только на поверхности клетки. Работа проводилась на эмбриональных стволовых клетках мыши.

Организация "какофонии генов"

В центре открытия — единственный белок ядерный рецептор фактора роста фибробластов 1 (nFGFR1). "FGFR1 занимает позицию на вершине иерархии генов, которая направляет развитие многоклеточных животных", — заявил Стаховиак.

Используя полногеномное секвенирование, команда обнаружила, что nFGFR1 отвечает за то, чтобы эмбриональные стволовые клетки развивались в дифференцированные. Он контролирует развитие основных осей роста тела, а также нейрональное и мышечное развитие, воздействуя на тысячи генов.

Белок связывается с промотерами генов, кодирующих факторы транскрипции. "Мы обнаружили, что этот белок работает как своего рода 'фактор оркестровки', предпочтительно нацеливаясь на определенные промотеры и энхансеры генов", — пояснил Стаховиак.

Роль современных технологий

Открытие стало возможным благодаря достижениям в технологиях секвенирования ДНК (NextGen DNA sequencing), позволяющим проанализировать миллионы последовательностей. Данные обрабатывались суперкомпьютером Центра вычислительных исследований университета.

Анализ показал, что nFGFR1 связывается с генами, создающими нейроны и мышцы, а также с важным онкогеном TP53, участвующим в ряде распространенных раковых заболеваний.

Другие исследования лаборатории Стаховика показывают, что эти взаимодействия также происходят в геноме человека и могут лежать в основе таких заболеваний, как шизофрения. Нацеливание на nFGFR1 позволяет реактивировать нейрональное развитие в мозге взрослой особи в доклинических исследованиях, что может открыть беспрецедентные возможности для регенеративной медицины.

"Это фундаментальное открытие открывает новые перспективы для понимания происхождения, природы и лечения целого ряда человеческих заболеваний", — заключил Стаховиак.