Ученые определили ключевой механизм, контролирующий регенерацию кожи

Сезон солнечных ожогов. Многие из нас сталкивались с болью и шелушением, вызванными незащищенным пребыванием на солнце, но мы не можем сосредоточиться на замечательной и жизненно важной части процесса: регенерации кожи, когда поврежденная ткань заменяется новой.



Даже без солнечных ожогов внешний слой кожи, эпидермис, постоянно обновляется, чтобы заменить мертвые или поврежденные клетки на протяжении всей нашей жизни. Этот эпидермальный слой обеспечивает необходимый барьер для человеческого тела, уменьшая потерю воды и борясь с угрозами окружающей среде. Ученые работают над выявлением молекулярных механизмов, контролирующих регенерацию эпидермиса кожи, но многое остается непонятным.

Теперь исследовательская группа Северо-Западного университета определила молекулярный переключатель через белок под названием CDK9, который играет важную роль в процессе дифференцировки стволовых клеток кожи. Этот переключатель «выключен» в стволовых клетках. Когда переключатель включен, определенная группа генов немедленно активируется, чтобы активировать нижестоящие гены-регуляторы, позволяя клеткам кожи постепенно приобретать барьерную функцию. Полученные данные имеют отношение к лучшему пониманию рака и заживления ран, а также к фундаментальному пониманию регенерации кожи.

«Стволовые клетки кожи должны постоянно принимать решения: либо делать больше копий самих себя — процесс, известный как самообновление, — либо переключать свою судьбу в сторону дифференциации. Тонкий баланс между этими двумя решениями имеет решающее значение для поддержания целостности клеток. кожу и ее барьерную функцию», — сказал Сяомин Бао, биолог стволовых клеток из Северо-Западного университета, который руководил исследованием. «Мы обнаружили переключатель, связанный с выбранными геномными областями внутри стволовых клеток, готовый запустить переключатель клеточной судьбы, инициирующий движение стволовой клетки к дифференцировке».

Бао является доцентом кафедры молекулярной биологии Колледжа искусств и наук Вайнберга и доцентом дерматологии в Медицинской школе Файнберга Северо-Западного университета. Ее лаборатория изучает фундаментальную биологию процесса дифференцировки стволовых клеток кожи.

Исследование было недавно опубликовано в журнале Связь с природой.

Обнаружение переключателя

Целостность кожного эпидермиса зависит от подгрупп стволовых клеток кожи, которые постоянно самообновляются или дифференцируются, компенсируя ежедневный износ. Процесс дифференцировки включает значительные изменения более чем 6000 генов, останавливая пролиферацию стволовых клеток и активируя гены барьерной функции.

Интегрируя геномику, генетику и фармакологическое ингибирование в модели кожи человека, Бао и ее команда определили, что переключатель активности киназы белка CDK9 играет ключевую роль в решении клеток инициировать дифференцировку и постепенно приобретать барьерную функцию ткани. Активность киназы выключена в состоянии стволовых клеток, а гены быстрого ответа, непосредственно контролируемые киназой, подавлены. Когда активность киназы включена, активируются гены быстрого ответа, которые впоследствии индуцируют нижестоящие эффекторы, группу факторов транскрипции, которые могут в дальнейшем управлять экспрессией генов барьерной функции.