logo

Пользовательского поиска

Sunday 23rd of April 2017

Разбудить спящего гиганта

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Стволовые клетки
Автор: Administrator   
10.09.2016 20:35

 

Использование клеток двух разных биологических видов позволило ученым выделить отдельные события в процессе перепрограммирования человеческой Х-хромосомы и включения некоторых ее генов. На панели слева клетки с человеческим (красное) и мышиным (зеленое) ядрами до слияния ядер. В этот момент активна только одна человеческая Х-хромосома (яркая красная точка). На центральной панели вторая человеческая Х-хромосома перепрограммирована (две яркие красные точки). Наконец ядра этих двух клеток сливаются (правая панель), образуя гибридную клетку с двумя активными Х-хромосомами.

Использование клеток двух разных биологических видов позволило ученым выделить отдельные события в процессе перепрограммирования человеческой Х-хромосомы и включения некоторых ее генов. На панели слева клетки с человеческим (красное) и мышиным (зеленое) ядрами до слияния ядер. В этот момент активна только одна человеческая Х-хромосома (яркая красная точка). На центральной панели вторая человеческая Х-хромосома перепрограммирована (две яркие красные точки). Наконец ядра этих двух клеток сливаются (правая панель), образуя гибридную клетку с двумя активными Х-хромосомами. (Фото: MRC Clinical Sciences Centre)


Большинство молекулярных биологов занимается поиском способов активации и регуляции активности отдельных генов. Но ученым из MRC Clinical Sciences Centre удалось продвинуться значительно дальше – выяснить, как «разбудить» целый кластер неактивных генов – хромосому, – присутствующий в каждой клетке женского организма.


Такая реактивация происходит при возвращении «обычной» клетки в стволовое состояние. Ученым из CSC удалось идентифицировать самые ранние изменения, возникающие в ходе этого процесса. Понимание того, как именно это происходит, в конечном итоге поможет исследователям управлять этим процессом и получать клетки, пригодные для использования в терапии.

В период раннего развития организма стволовые клетки обладают способностью становиться клетками абсолютно любого из множества типов клеток нашего организма. В ходе своей дифференциации в эти клеточные типы клетка принимает ряд последовательных «решений» до тех пор, пока не выберет для себя одну-единственную роль (например, быть клеткой кожи). Чтобы специализированная клетка снова стала стволовой, ученым нужно уметь заставить ее отменить эти «решения». Цель – возможность получить пул стволовых клеток, дальнейшее развитие которых можно направить в любой клеточный тип, необходимый для замещения травмированной или больной ткани.

Когда судьба клетки определена, в ее ДНК происходят определенные изменения: гены, ненужные для ее роли, можно «вывести из обращения». При обращении вспять данного процесса методом перепрограммирования эти изменения должны быть отменены с тем, чтобы выключенные гены можно было реактивировать. Исследователям из CSC первым удалось идентифицировать самые ранние события при реактивации таких генов-«отставников» на Х-хромосоме. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature Communications.

В клетке цепочки ДНК организованы в кластеры, называемые хромосомами. Две специализированные хромосомы – X и Y – несут информацию, определяющую пол. В каждой клетке присутствуют две такие хромосомы. Особи мужского пола имеют одну X- и одну Y-хромосому, в то время как особи женского пола – 2 Х-хромосомы. Женским клеткам нужна только одна X-хромосома: использование обеих означало бы активность лишнего набора генов. Чтобы избежать этого, одна из хромосом – случайным образом – выключается в пользу другой. Ученые из CSC изучали способы реактивации неактивной Х-хромосомы.

Выбранная для «отключения» Х-хромосома помечается определенными молекулами. Одни из этих молекул связываются непосредственно с ДНК, другие – с гистоновыми белками, на которые ДНК «намотана». Эти так называемые эпигенетические метки определяют, включены ли гены, и передаются каждой дочерней клетке.

Эпигенетические модификации ДНК и гистонов. Ме — метильная группа, Ас — ацетильная, Р — остаток фосфорной кислоты, SUMO — Small Ubiquitin-like Modifier (убиквитин-подобный модифицирующий белок)

 

Эпигенетические модификации ДНК и гистонов. Ме — метильная группа, Ас — ацетильная, Р — остаток фосфорной кислоты, SUMO — Small Ubiquitin-like Modifier (убиквитин-подобный модифицирующий белок). (Рис. biomolecula.ru)

 

 

 

Для перепрограммирования специализированной клетки обратно в стволовую нужно удалить эпигенетические метки. Если какие-то из них останутся, у стволовой клетки сохранится тенденция принимать «решения», которые могут заставить ее стать той клеткой, которой она уже была. Это ограничивает ее способность стать клеткой любого типа и ее потенциальное использование в медицине.

«Мы не знаем точно, как стереть предыдущую память, а это, если мы хотим использовать эти клетки для терапии, крайне важно», - говорит Ирэн Кантон (Irene Cantone), PhD, первый автор статьи.

Группа из CSC разработала методику, которая позволила изучить, что происходит с неактивной Х-хромосомой, когда ее разбудили и активировали. Эта методика включает в себя слияние женской человеческой клетки кожи, содержащей неактивную Х-хромосому, со стволовой клеткой из эмбриона мыши.

Слияние этих клеток перепрограммирует клетку кожи в стволовую. Это происходит потому, что стволовая клетка мыши, в отличие от клетки кожи человека, содержит все биологические факторы, необходимые для перепрограммирования специализированной клетки. Эти факторы внедряются в центр управления – ядро – человеческой клетки и начинают регулировать эпигенетические метки, позволяя подавленным ранее генам снова начать работать. Исследователи построили график этих эпигенетических изменений.

«Теперь я лучше представляю себе, что необходимо для реактивации этих генов», - комментирует результаты экспериментов доктор Кантон.

Критическим моментом является слияние двух ядер. Наблюдая за изменениями, происходящими до и после этого события, ученые могут со временем понять, какие клеточные механизмы играют роль в перепрограммировании клетки и реактивации спящей Х-хромосомы.

Доктор Кантон и ее коллеги показали, что до слияния ядер ключевую роль играют две молекулы - XIST (X-inactive specific transcript) и H3K27me3. Обычная роль этих молекул в клетке кожи – помогать в репрессировании неактивной Х-хромосомы. Связываясь с ДНК, они блокируют доступ клеточной машинерии к определенным генам и таким образом инактивируют их. Как оказалось, в начале перепрограммирования клетки кожи, до включения генов, эти метки теряются или удаляются с ее Х-хромосомы.

«Как мы выяснили, реактивируются только некоторые гены, многие остаются неактивными. Теперь нам нужно узнать, что лежит в основе этого различия. Почему одни чувствительны, а другие нет?», - говорит профессор Аманда Фишер (Amanda Fisher), руководитель исследования.

Если ученые поймут, как обратить вспять протекающий в клетках биологический процесс сайленсинга генов, они смогут получать стволовые клетки, пригодные для замены травмированной или больной ткани.

Полученные данные важны для понимания и терапии таких связанных с Х-хромосомой заболеваний, как мышечная дистрофия Дюшенна, красно-зеленая цветовая слепота (дальтонизм) и синдром Ретта.

«Если мы сможем понять, как реактивировать определенные гены неактивной хромосомы в определенных клетках, лечение станет более эффективным», - считает доктор Кантон.

 

 

По материалам

Reawakening a sleeping giant

 

Оригинальная статья:

Irene Cantone, Hakan Bagci, Dirk Dormann, Gopuraja Dharmalingam, Tatyana Nesterova, Neil Brockdorff, Claire Rougeulle, Celine Vallot, Edith Heard, Ronan Chaligne, Matthias Merkenschlager, Amanda G. Fisher. Ordered chromatin changes and human X chromosome reactivation by cell fusion-mediated pluripotent reprogramming

 

© «Разбудить спящего гиганта». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Стволовые клетки. Письменное разрешение обязательно.

 

 

 
OZON.ru

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday490
mod_vvisit_counterYesterday1799
mod_vvisit_counterThis week490
mod_vvisit_counterLast week6441
mod_vvisit_counterThis month23379
mod_vvisit_counterLast month37611
mod_vvisit_counterAll days3724216

We have: 88 guests, 30 bots online
Your IP: 54.158.4.4
 , 
Today: Апр 23, 2017

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.