Как организация генома влияет на судьбу клетки

Понимание молекулярных механизмов, определяющих и поддерживающих идентичность более 200 типов клеток человеческого тела, возможно, является одной из самых фундаментальных проблем молекулярной и клеточной биологии, имеющей решающее значение для лечения заболеваний человека. Центральное место в процессе принятия решения о судьбе клетки занимают стволовые клетки, находящиеся в каждой ткани организма.


Когда стволовые клетки делятся, они обладают замечательной способностью самообновляться, то есть создавать копии самих себя, или созревать в определенные линии. Благодаря работе группы биохимиков из Калифорнийского университета в Риверсайде теперь можно лучше понять, как сохраняется определенная родословная каждый раз, когда делится стволовая клетка.

Исследование под руководством Сихема Челуфи и Джернея Мурна, доцентов кафедры биохимии, показывает, как белковый комплекс, называемый фактором сборки хроматина-1, или CAF-1, контролирует организацию генома для поддержания точности происхождения. Отчет появится сегодня в Связь с природой.

Каждый раз, когда клетка делится, она должна создать копию своего генома — не только своей последовательности ДНК, но и того, как ДНК упакована с белками в хроматин. Хроматин организован в геномные сайты, которые либо открыты и легко доступны, либо более плотно упакованы и менее доступны (или закрыты).

«Идентичность различных клеток в значительной степени зависит от более открытых участков генома, потому что только гены, расположенные в этих областях, потенциально могут экспрессироваться и превращаться в белки», — пояснил Челуфи.

Она добавила, что для сохранения клеточной идентичности во время клеточного деления места открытого и закрытого хроматина или «организация хроматина» должны быть точно переданы новой реплике генома, и эта задача в значительной степени возложена на CAF-1.

«Чтобы помочь CAF-1 обеспечить правильную организацию хроматина во время клеточного деления, множество факторов транскрипции привлекаются к открытым областям специфичным для последовательности ДНК способом, чтобы служить закладками и задействовать транскрипционный механизм для исправления специфичных для линии генов, обеспечивая их экспрессию. » она сказала. «Мы задались вопросом, в какой степени CAF-1 необходим для поддержания клеточно-специфической организации хроматина во время клеточного деления».

Авторы взяли в качестве парадигмы исследования незрелые клетки крови, которые могут либо самообновляться, либо превращаться в нейтрофилы, которые являются неделящимися клетками и представляют собой первую линию защиты нашего организма от патогенов. Интересно, что они обнаружили, что CAF-1 необходим не только для поддержания самообновления этих незрелых клеток крови, но и для сохранения их наследственной идентичности. Даже умеренное снижение уровня CAF-1 заставляло клетки забывать свою идентичность и переходить на стадию смешанного происхождения.

«Стволовые клетки нейтрофилов, в которых отсутствует CAF-1, становятся более пластичными, совместно экспрессируя гены из разных линий, включая гены эритроцитов и тромбоцитов», — сказал Челуфи. «Это очень интригующе с точки зрения биологии развития».