Белок BRD9 поддерживает плюрипотентность эмбриональных стволовых клеток
Эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) обладают огромным потенциалом – они могут стать клетками любого типа тканей организма. Однако, как только они начинают специализироваться, чтобы дать начало определённым типам тканей, они теряют свои неограниченные возможности.
Учёные давно пытаются выяснить причины данного явления, чтобы создать регенеративные методы лечения, которые смогут, например, направить собственные стволовые клетки человека на восстановление повреждённых или больных органов.
Учёные из Института Солка (Salk Institute), США, обнаружили белковый комплекс, который помогает стволовым клеткам поддерживать плюрипотентное состояние, предотвращая их специализацию. Исследователи назвали его GBAF и подробно описали 3 декабря 2018 года в Nature Communications. Открытие может стать новой ступенью в развитии регенеративной медицины.
«Изначально данный проект был направлен на исследование плюрипотентности эмбриональных стволовых клеток, которая является тем свойством, которое позволяет ЭСК становиться различными типами клеток в организме», — говорит Диана Харгривс (Diana Hargreaves), доцент лаборатории молекулярной и клеточной биологии Института Солка и старший автор статьи.
«Очень важно знать, как различные взаимодействия генов контролируют плюрипотентность. Поэтому было интересно найти неизвестный ранее белковый комплекс, который играет такую важную регуляторную роль».
В каждой клетке организма содержится одинаковый набор ДНК, которая хранит инструкции для создания всех возможных типов клеток. Группы крупных белковых комплексов (известных как ремоделеры хроматина) активируют или выключают гены, направляя развитие эмбриональной стволовой клетки по определённому пути. Так, например, комплекс BAF облегчает транскрипционную активность путем ремоделирования нуклеосом.
Данные белковые комплексы содержат различные субъединицы, сочетание которых изменяет физическую форму ДНК и определяет, какие гены необходимо включить для направления дифференцировки клетки, например, в клетку мозга или лёгких.
Команда Харгривс хотела лучше понять, как эти субъединицы объединяются и как они могут управлять функцией комплекса по отдельности. Для этого учёные сконцентрировались на изучении бромодоменсодержащего белка 9 (англ. — Bromodomain-containing protein 9, BRD9), который, как известно, ассоциируется с семейством ремоделеров хроматина BAF и предположительно является субъединицей.
Исследователи воздействовали химическим ингибитором BRD9 на лабораторную культуру эмбриональных стволовых клеток и провели серию экспериментов по комплексному анализу плюрипотентности клеток в связи с изменением активности комплекса BAF.
Учёные с удивлением обнаружили, что BRD9 тормозит развитие эмбриональных стволовых клеток. Когда BRD9 активен, клетки сохраняют свою плюрипотентность, а при его блокировании ЭСК переходят на следующий уровень развития. Дальнейшая работа по выявлению того, какие комплексы BAF работали в клетках, выявила еще один сюрприз: BRD9 был частью до сих пор неизвестного комплекса BAF.
«Самым интересным в нашем исследовании для меня было то, что мы обнаружили новый комплекс BAF в эмбриональных стволовых клетках», — сказала Йовилин Гатчалиан (Jovylyn Gatchalian), научный сотрудник Института Солка и первый автор статьи.
Харгривс добавляет: «В этой работе мы видим биохимическое разнообразие на уровне отдельных вариантов комплекса BAF, которое позволяет осуществлять мощный регуляторный контроль. Понимание механизма этого контроля будет ключом к любой регенеративной терапии».
