Специализация эмбриональных клеток зависит от одного белка

Исследователи из Тринити-колледжа в Дублине (Ирландия) сделали ещё один шаг в расшифровке молекулярного механизма, управляющего превращениями стволовых клеток. Эмбриональные стволовые клетки, как известно, дают начало всем органам и тканям, хотя изначально совершенно неотличимы друг от друга. Очевидно, что по мере развития происходит переключение с одних генов на другие: мышечная клетка и нервная клетка в одном организме имеют одинаковый геном, однако различаются работающими генетическими программами. Но как такое переключение происходит? Считается, что тут задействованы эпигенетические механизмы, но нюансы их работы пока не прояснены.

В статье, опубликованной в Nature Structural & Molecular Biology, исследователи описывают работу белка PHF19 из эмбриональных клеток мыши. PHF19 относится к известной группе белков polycomb, управляющих хроматином, то есть упаковкой ДНК. От них зависит, какой ген будет плотно упакован в хромосоме, а потому неактивен, а какой доступен для аппарата транскрипции — и на нём можно будет синтезировать РНК. В случае PHF19 оказалось, что без него эмбриональные клетки не могут превращаться в клетки сердца, лёгких или мозга.

По словам учёных, PHF19 нужен для того, чтобы выводить из работы «детские» гены, необходимость в которых отпала. То есть PHF19 отключает эмбриональную генетическую программу, чтобы начали функционировать гены, отвечающие за специализацию. Этот белок обращается к гистону H3, который трижды прометилирован и связан с активными участками ДНК. Сам PHF19 связан с ферментом, который переносит метильные группы на аминокислоты гистонов. Когда PHF19 контактирует с гистоном, это приводит к перераспределению модификаций на белке, в результате чего гистон делает неактивной ту ДНК, на которой сидит. Количество метильных меток на белке остаётся тем же, просто меняется их узор.

Разумеется, с этим белком исследователи связывают большие надежды — как чисто научного, так и практически-медицинского плана. Однако оправдаются ли они, зависит от того, насколько универсально действие PHF19 — в том смысле, нужен ли он абсолютно для всех видов специализации и есть ли его аналоги у других организмов, помимо мышей.

Подготовлено по материалам Phys.Org.