Согласно новому исследованию ученых CCR, эмбриональные стволовые клетки обладают уникальным способом защиты своих теломер — структур на концах хромосом, которые укорачиваются с каждым делением клетки. Группа исследователей под руководством Эроса Лаззерини Денчи, доктора философии, исследователя NIH Stadtman в Лаборатории целостности генома CCR, обнаружила, что вместо того, чтобы рассматривать обнаженные теломеры как поврежденную ДНК, как это делает большинство клеток, эмбриональные стволовые клетки обращаются только к обычно используемым генам на самой ранней стадии развития, чтобы предотвратить нежелательную репарацию ДНК. Выводы команды, основанные на исследованиях эмбриональных стволовых клеток мыши, опубликованы 25 ноября 2020 года в журнале Nature .
Открывая неожиданный способ защиты своих теломер, новые результаты могут помочь объяснить стратегию выживания, используемую некоторыми раковыми клетками , которая должна найти способ обойти ограничения роста, налагаемые естественным сокращением теломер, которое происходит с возрастом.
Эмбриональные стволовые клетки, которые возникают на ранних этапах развития эмбриона, обладают уникальной способностью становиться практически любым из специализированных типов клеток организма . Лаззерини Денчи и его коллеги впервые открыли свой необычный подход к защите теломер, когда обнаружили, что клетки могут выжить без белка TRF2, который связывается с кончиками хромосом и защищает их. Белок абсолютно необходим для сотен различных типов клеток. Без этого обнаженные концы хромосом запускают неправильную активацию путей восстановления повреждений ДНК, которые сшивают незащищенные концы вместе. Хромосомы сливаются, и клетки теряют способность делиться. Но когда команда Лаззерини Денки удалила TRF2 из эмбриональных стволовых клеток, хромосомы сохранили свою целостность, а клетки продолжали размножаться.
«Мы ожидали, что камеры действительно больны, но вместо этого они были в полном порядке», — говорит он. Однако как только исследователи заставили стволовые клетки с отсутствующим TRF2 дифференцироваться в более продвинутое состояние развития, они стали вести себя как любые другие клетки без TRF2: хромосомы слились, и клетки быстро умерли.
В последующих экспериментах под руководством научного сотрудника Марты Маркевич-Поточны, исследователи обнаружили, что, когда они удалили TRF2, оставив теломеры незащищенными, эмбриональные стволовые клетки ответили активацией набора генов , которые обычно включаются только вскоре после оплодотворения, когда зародыш создается. всего из двух ячеек. «В тот момент, когда мы возимся с теломерами, эмбриональные стволовые клетки начинают экспрессировать некоторые гены, которые обычно экспрессируются в самом начале эмбриогенеза», — говорит Лаззерини Денчи. «Это гены, которые обычно отключены в эмбриональных стволовых клетках и в любом другом состоянии дифференцировки, но в этом случае они использовались очень часто».
Этот ответ оказался ключом к способности клеток процветать без TRF2. В то время как деление клеток постепенно укорачивает теломеры во взрослых клетках, их последовательности постоянно расширяются на ранних стадиях развития. Исследователи говорят, что за счет реактивации генов, используемых на ранней стадии развития, эмбриональные стволовые клетки могут удлинять обнаженные теломеры, а не вызывать реакцию на повреждение ДНК.
Эксперименты команды показали, что один из этих онтогенетических генов, ZSCAN4, оказался ключевой частью стратегии эмбриональных стволовых клеток по защите концов их хромосом. Этот ген иногда активен в раковых клетках , что может помочь им избежать нормальных ограничений роста, налагаемых укорочением теломер .
Загрузка...
