Всего два белка отвечают за сохранность стволовых клеток кожи

Учёные из Института биомедицинских исследований в Барселоне (Institute for Research in Biomedicine-IRB, Испания) обнаружили два белка, играющих ключевую роль в поддержании функциональности стволовых клеток кожи и отвечающих за обновление кожного покрова, заживление ран и регенерацию волос. Результаты работы опубликованы 28 июля 2016 года в Cell Stem Cell.

Группа учёных под руководством Сальвадора Азнара Бениты (Salvador Aznar Benitah) определила два основных белка, Dnmt3a и Dnmt3b, играющих важнейшую роль в сохранности и регенерации кожи, поскольку они выполняют функцию триггера, запуская генетическую программу самообновления стволовых клеток.

«Без данных белков генетическая программа не активируется, и стволовые клетки разрушаются, полностью исчезая из ткани», — объясняет Сальвадор Азнар Бенита, глава отдела стволовых клеток и рака в IRB.

Лоренцо Ринальди (Lorenzo Rinaldi), аспирант и первый автор исследования, исследовал все регионы генома, кодирующие данные белки. Ринальди отметил, что Dnmt3a и Dnmt3b влияют на активность энхансеров и супер-энхансеров – регионов, способных увеличить скорость транскрипции гена до 200 раз.

«Удивительно, что эти два белка, которые всегда были связаны с подавлением генов за счёт метилирования ДНК, активируются в наиболее транскрипционно активных регионах генома стволовых клеток. Мы никогда не наблюдали данную деятельность, так как не могли изучить расположение Dnmt3a и Dnmt3b на геномном уровне. Благодаря достижениям в области методов секвенирования, многие исследователи могут наблюдать механизм, описанный нами», — говорит Ринальди.

Из 12 000 энхансеров генов в геноме, около 300 относятся к суперэнхансерам, связанным со стволовыми клетками. Функционирование белков Dnmt3a и Dnmt3b детектируется именно в этих регионах и связано с активацией примерно 1000 генов, необходимых для самообновления стволовых клеток. Метилируя супер-энхансеры, данные белки запускают первый этап механизма усиленной экспрессии важнейших для стволовых клеток генов.

Исследования в данной области могут использоваться также для изучения развития злокачественных опухолей. Существует несколько характерных изменений, связанных с раковыми клетками. Среди них, во-первых, наблюдается изменение в метилировании ДНК. Во-вторых, энхансеры генов сильно мутируют – данное наблюдение стало возможным благодаря массовому секвенированию опухолевых клеток. В-третьих, белки Dnmt3a и Dnmt3b видоизменяются во многих типах опухолей, например, при лейкозе, раке лёгких и кишечника.

«Каждый из этих компонентов связан с различным типом рака. Учитывая, что данные белки активируют экспрессию генов через метилирование ДНК, мы считаем, что это будет представлять интерес для изучения их в раковых клетках, чтобы определить их участие в развитии опухоли», — говорит Азнар Бенита.