Ученые из Института генома A * STAR в Сингапуре (ГИС) и Института молекулярной генетики Макса Планка (MPIMG) в Берлине (Германия) обнаружили молекулярные сети в человеческих эмбриональных стволовых клетках (ЭСК), которые объединяют сигналы клеточной коммуникации и "говорят" клетке сохранять состояние стволовой клетки. Эти результаты были опубликованы в июне 2013 в номере Molecular Cell.
Человеческие эмбриональные стволовые клетки обладают замечательным свойством, они могут превращаться во все типы человеческих клеток. Ученые всего мира изучают их, чтобы в будущем использовать в медицинских целях. Но чтобы стволовые клетки могли сохранять свое состояние требуется соблюдение множества факторов, включая использование путей клеточной коммуникации.
Важно знать: Стволовые клетки против отторжения трансплантатов
Клеточная коммуникация имеет ключевое значение для многоклеточных организмов. Например, скоординированное развитие тканей эмбриона, для создания любого конкретного органа, требует получение сигналов клеткой и соответствующий ответ на эти сигналы. Если в сигналах есть ошибки, клетка будет реагировать по-иному, что может привести к развитию таких заболеваний, как рак. Коммуникационные сигналы, которые используются эмбриональными стволовыми клетками, активируют цепь реакций (так называемый путь внеклеточной регулируемой киназы ERK) в каждой клетке, в результате чего клетки реагируют путем активации генетической информации.
Ученые из Института генома в Сингапуре и Института молекулярной генетики Макса Планка изучили генетическую информацию, которая активируется в клетке, и тем самым открыли в эмбриональных стволовых клетках сеть для молекулярной коммуникации. Они отобразили взаимодействия киназы во всем геноме, и обнаружили, что ERK2, белок, который принадлежит к семейству ERK, нацелен на важные объекты, такие как некодирующие гены и гистоны, клеточный цикл, метаболизм, а также специфические гены стволовых клеток.
Сигнальные пути ERK включают дополнительный белок, ELK1, который взаимодействует с ERK2, при активации генетической информации. Интересно, что команда также обнаружила, что ELK1 имеет вторую, совершенно противоположную функцию. В геномных сайтах, которые не направлены на сигнализацию ERK, ELK1 умалчивает генетическую информацию, тем самым, сохраняя клетку в недифференцированном состоянии. Авторы предлагают модель, которая интегрирует этот двунаправленный контроль, сохраняющий клетку в состоянии стволовой клетки.
Эти данные особенно актуальны для исследований стволовых клеток, но они также могут помочь и другим смежным областям науки.
«Сигнальный путь ERK был известен на протяжении многих лет, но мы впервые увидели в геноме стволовых клеток полный спектр ответов. Мы определили многие биологические процессы, которые связаны с этими сигнальными путями, и также определили новый неожиданный двойной режим ELK1. Интересно посмотреть, как эта коммуникационная сеть изменяется в других клетках, тканях или в ходе болезни», — сказал первый автор исследования доктор Джонатан Гёке из Отделения стволовых клеток и биологии развития Института генома A * STAR в Сингапуре.
«Замечательная особенность этого исследования заключается в том, что информация извлекалась из экспериментальных данных с помощью современных технологий»,- говорит профессор Мартин Вингрон соавтор данного исследования из Института молекулярной генетики Макса Планка. «Данное исследование описывает сигнальные сети клетки и их интеграции в общую коммуникационную сеть. Понимание биологии эмбриональных стволовых клеток, это первый шаг на пути к пониманию будущих возможностей использования стволовых клеток в медицине», — добавил профессор Гак Хуэй.
Источник: sciencedaily.com