logo

Пользовательского поиска

Friday 20th of July 2018

Изменить идентичность клетки можно с помощью одного транскрипционного фактора

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Стволовые клетки
Автор: Administrator   
08.12.2013 21:20

 

4

Мисти Риддл (Misty Riddle) и профессор Джоэл Ротман (Joel Rothman). (Фото: Spencer Bruttig)


За редким исключением специализированные клетки не изменяют своей идентичности. Например, клетка сердца не превратится вдруг в клетку мозга. Однако ученые Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (University of California at Santa Barbara, UCSB) нашли способ трансформировать клетки одно типа в клетки другого посредством процесса, называемого форсированной трансдифференцировкой. Их работа опубликована в журнале Development.


Каждая клетка обладает генетическим потенциалом стать клеткой любого типа тканей, однако история развития и получаемые сигналы изменяют ее транскрипционные факторы – белки, включающие гены, – и тем самым определяют ее судьбу. Чтобы трансформировать клетки глотки модельного организма C. elegans в клетки кишечника в одноступенчатом процессе, ведущий автор статьи Мисти Риддл (Misty Riddle) использовала транскрипционный фактор ELT-7.

«Это просто удивительное открытие, потому что до сих пор считалось, что так легко заставить изменить свою идентичность можно только ранние эмбриональные клетки», - комментирует результаты своей работы Риддл. «Трансформированные нами коммитированные клетки полностью ремоделированы и перепрограммированы».

Перепрограммирование клеток одного типа в клетки другого для замены потерянной или поврежденной ткани – одно из основных направлений регенеративной медицины. Камнем преткновения в этой области является то, что клетки, однажды коммитированные в определенный тип, способны очень эффективно противостоять изменению своей идентичности.

«Наше открытие означает, что можно создать какую-либо ткань или орган одного типа из какой-либо другой ткани или из органа другого типа напрямую», - говорит руководитель исследования Джоэл Ротман (Joel Rothman), профессор кафедры молекулярной и клеточной биологии и биологии развития UCSB.

Развитие терминально дифференцированных постмитотических клеток обычно считается необратимо заблокированным, а клетки – неспособными к перепрограммированию in vivo в другой клеточный тип. Ученые из UCSB установили, что кратковременная экспрессия одного фактора транскрипции – ELT-7 GATA – может изменить идентичность полностью дифференцированных высокоспециализированных не энтодермальных клеток глотки в полностью дифференцированные клетки кишечника у интактных личинок и взрослых C. elegans. Стабильная экспрессия молекулярных маркеров, характерных для клеток кишечника, идет параллельно с потерей маркеров исходного дифференцированного состояния – клеток глотки. Таким образом, в процессе трансдифференцировки нет очевидной необходимости в дедифференцированном интермедиате. На снимке взрослые клетки глотки C. elegans (слева) трансформируются в клетки кишечника (в центре) в результате кратковременной экспрессии гена ELT-7 GATA.

 

Развитие терминально дифференцированных постмитотических клеток обычно считается необратимо заблокированным, а клетки – неспособными к перепрограммированию in vivo в другой клеточный тип. Ученые из UCSB установили, что кратковременная экспрессия одного фактора транскрипции – ELT-7 GATA – может изменить идентичность полностью дифференцированных высокоспециализированных не энтодермальных клеток глотки в полностью дифференцированные клетки кишечника у интактных личинок и взрослых C. elegans. Стабильная экспрессия молекулярных маркеров, характерных для клеток кишечника, идет параллельно с потерей маркеров исходного дифференцированного состояния – клеток глотки. Таким образом, в процессе трансдифференцировки нет очевидной необходимости в дедифференцированном интермедиате. На снимке взрослые клетки глотки C. elegans (слева) трансформируются в клетки кишечника (в центре) в результате кратковременной экспрессии гена ELT-7 GATA. (Фото: Misty R. Riddle)


Риддл и ее коллеги пытались перепрограммировать в клетки кишечника клетки всех типов C. elegans, но успехом закончились только эксперименты на клетках глотки.

«Мы работали с клетками кожи, мышц, нейронами, но выяснилось, что к трансформации способны только клетки глотки», - поясняет Риддл. «И это ставит перед нами несколько важных вопросов. Почему другие клетки не изменяют своей идентичности? Что такого особенного в клетках глотки, что позволяют им стать клетками кишечника? На такой невероятной модельной системе, какой является C. elegans, мы действительно можем получить ответы на эти вопросы. Нокаутируя определенные гены и манипулирования животным, мы сможем лучше понять условия, при которых свою идентичность могут изменять клетки кожи и клетки мышц. Это поможет нам выяснить, в чем исключительность клеток глотки».

Ранее лабораторией профессора Ротмана был расшифрован каскад транскрипционных факторов, необходимых для правильного развития кишечника C. elegans. Включающийся на поздней стадии развития кишечника ген ELT-7 продолжает экспрессироваться в течение всей жизни животного и играет важную роль не только в развитии кишечника, но и в его функциях.

Революционность этого исследования в том, что ученым удалось доказать изменяемость исходной идентичности клеток.

«Представьте их комнатами вашего дома», - объясняет Риддл. «Как и клетки, различные комнаты по-разному устроены и имеют разное предназначение. Изменить функции комнат, вероятно, будет легче, если схожа их структура, – скажем, сделать из спальни гостиную или наоборот. Но сделать из ванной комнаты гостиную – задача посложнее. Так же как некоторые комнаты легче превратить в другие, некоторые типы клеток легче направить по пути изменения их идентичности. По-видимому, это не зависит от связи между клетками с точки зрения того, когда они родились или насколько близки по своему происхождению».

В конечном счете, клетка сердца, возможно, может стать клеткой мозга.

Еще один важный результат исследования состоит в том, что ремоделирование клеток представляет собой один непрерывный процесс с этапами, в течение которых клетки демонстрируют смешанную идентичность.

«Возвращаясь к примеру с ремонтом дома, - продолжает Риддл, - диван и телевизор были перенесены в бывшую спальню до того, как из нее были вынесены кровать и комод».

«Ключевое значение нашего открытия состоит в том, что мы наблюдали процесс трансформации, в котором клетка одного специализированного типа превращается в клетку совершенно другого типа», - заключает профессор Ротман. «Это означает, что одну клетку можно превратить в любую другую прямой трансформацией. С точки зрения понимания биологических ограничений, накладываемых на изменение идентичности, мы показали, что барьера, который, как мы считали, полностью предотвращает изменение идентичности клеток, не существует. В один прекрасный день мы сможем взять целый орган и превратить его в какой-нибудь другой».

 

 

По материалам

Remodeling at the Cellular Level

 

Оригинальная статья:

M. R. Riddle, A. Weintraub, K. C. Q. Nguyen, D. H. Hall, J. H. Rothman. Transdifferentiation and remodeling of post-embryonic C. elegans cells by a single transcription factor

 

© «Изменить идентичность клетки можно с помощью одного транскрипционного фактора». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Стволовые клетки.

 

Еще о трансдифференцировке клеток


Трансдифференцировка клеток: из одного типа в другой – по требованию

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday328
mod_vvisit_counterYesterday1287
mod_vvisit_counterThis week5614
mod_vvisit_counterLast week6681
mod_vvisit_counterThis month18025
mod_vvisit_counterLast month29238
mod_vvisit_counterAll days4052471

We have: 62 guests, 4 bots online
Your IP: 54.81.244.248
 , 
Today: Июл 20, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.