Човешките стволови клетки могат да се диференцират във всяка човешка клетка. Но процесът на дедиференциация, по същество диференциация в обратна посока, е замесен в няколко заболявания. Сега изследователите са открили механизъм, който е ключов за процеса на дедиференциация на стволови клетки, отваряйки вратата за разработването на нови лечения на болести.
Човешки плурипотентни стволови клетки (hPSCs) се самообновяват, диференцират се и се развиват в специализирани, по-напреднали видове клетки в еднопосочен процес. Въпреки предишни проучвания, изследващи сигналните молекули и гени, които влияят на този процес, основните механизми остават неясни.
Има обаче друг процес, наречен дедиференциация, който се наблюдава при регенерация на тъкани и заболявания като рак. При дедиференциране стволовите клетки по същество се развиват в обратна посока, преминавайки от по-силно към по-малко диференцирано състояние. Не е известно как дедиференцирането се блокира, след като стволовите клетки започнат да се диференцират.
Сега екип от изследователи от POSTECH и UCSB са разгледали процеса на дедиференциране и какво го движи. Те започнаха с картографиране на началните сайтове на генна транскрипция, които предоставят ключова информация за генната експресия.
Изследователите откриха, че транскрипционен фактор, наречен ZBTB12, участва в диференциацията на hPSC, за първи път се съобщава, че ZBTB12 участва в процеса на диференциация. Транскрипционните фактори (TF) участват в превръщането (транскрипцията) на ДНК в РНК и са жизненоважни за контролиране на генната експресия.
Предприемайки едноклетъчно РНК секвениране, те откриха, че ZBTB12 инхибира дедиференциацията. hPSCs с дефицит на ZBTB12 дедиференцирани в по-примитивни стволови клетки. Те бяха възпрепятствани да се диференцират в по-напреднала форма, потвърждавайки, че генът ZBTB12 е от съществено значение за диференциацията на стволовите клетки.
Въоръжени с тази информация, изследователите откриха, че ZBTB12 е ключът към инхибирането на експресията на човешкия ендогенен ретровирус H (HERVH). Съставляващи около 8% от човешкия геном, човешките ендогенни ретровируси са „фосилни вируси“, открити в ДНК, реликви от древни инфекции, предавани по зародишните линии на примати в продължение на милиони години.
HERVH, по-специално, е ретротранспозон, много уникална група от преносими елементи, които съставляват повече от 40% от човешкия геном. Ретротранспозоните използват механизъм „копиране и поставяне“, за да копират ДНК в РНК, преди РНК да прескочи на друго място в генома и да бъде копирана обратно в ДНК от ензим, наречен обратна транскриптаза. Установено е, че ретротранспозоните са заглушени в здрава тъкан, но са регулирани нагоре при рак.
Изследователите казват, че това означава, че ZBTB12 действа като молекулярна бариера, предотвратявайки дедиференцирането на hPSCs, нещо, което има потенциала да ръководи бъдещите лечения на болести.
„Нашето проучване идентифицира молекулярната бариера, която предотвратява дедиференциацията в стволовите клетки, предоставяйки представа за основния механизъм на еднопосочна диференциация на стволови клетки, която дълго време остава загадка“, каза Jiwon Jang, съответен автор на изследването. „Това откритие на този механизъм има значителни обещания за подобряване на нашето разбиране и управление на свързани с възрастта и ракови заболявания, при които често се случва клетъчна дедиференциация.“
Проучването е публикувано в сп Nature Communications.
източник: POSTECH чрез EurekAlert!
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
