|
Четыре слоя человеческого эпидермиса (верхнего слоя кожи). Сверху находится роговой слой, состоящий из нескольких слоев мертвых плоских водоотталкивающих кератиноцитов. Под роговым слоем расположены зернистый, шиповатый и базальный слои. Стволовые клетки, дифференцирующиеся в кератиноциты и обновляющие кожу, находятся в базальном слое. Под базальным слоем располагается собственно кожа, или дерма, богатая белком коллагеном. (Фото: University of California, San Diego Health Sciences)
В июльском номере журнала Cell Stem Cell ученые из Школы медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego School of Medicine) описали, как человеческие эпидермальные клетки-предшественники и стволовые клетки поддерживают тонкий баланс между пролиферацией и дифференциацией. Свою способность производить новые клетки кожи в течение всей жизни они сохраняют, контролируя уровни транскрипционных факторов и избегая тем самым преждевременной дифференциации.
Полученные в ходе экспериментов данные углубляют понимание роли и значения экзосом и их мишеней – генных транскриптов – и могут указать путь к новым препаратам для лечения не только болезней кожи, но и других заболеваний, причины которых связаны с нарушением баланса между пролиферацией и дифференциацией.
Стволовые клетки способны бесконечно реплицироваться, становясь любым необходимым типом клеток в ходе процесса, известного как дифференциация. Прогениторные клетки (клетки-предшественники) ограничены в своих возможностях и, как правило, дифференцируются в определенный тип клеток и делятся фиксированное количество раз.
В течение всей жизни клетки человеческой кожи обновляются. Прогениторные и стволовые клетки глубоко в эпидермисе постоянно производят новые клетки кожи – кератиноциты, постепенно поднимающиеся к поверхности, где происходит их слущивание. Внутреннее здоровье стволовых клеток и клеток-предшественников на протяжении всей их жизни поддерживается, в том числе, и экзосомами – комплексами из примерно 11 белков, ответственными за деградацию и рециклинг различных РНК, таких как изношенные или содержащие ошибки матричные РНК (мРНК). Ошибки в мРНК приводят к синтезу белков с нарушенной функцией, и такие РНК представляют для клетки серьезную опасность.
Стволовые клетки и клетки-предшественники обеспечивают нормальное функционирование тканей, в которых находятся, регулируя баланс между пролиферацией и дифференциацией. Экзосомы поддерживают функции прогениторных клеток. В эпидермальных прогениторных клетках экспрессия нескольких субъединиц экзосом, необходимых для сохранения этими клетками способности к пролиферации и предотвращения преждевременной дифференциации, повышена. Потеря ключевой субъединицы экзосомального комплекса PM/Scl-75 (EXOSC9) приводит к потере клеток-предшественников, преждевременной дифференциации и потере эпидермальной ткани. Субъединица EXOSC9 способствует самообновлению и предотвращает преждевременную дифференциацию, поддерживая низкие уровни транскриптов фактора транскрипции, необходимого для эпидермальной дифференциации, GRHL3, за счет разрушения его мРНК. Эти данные показывают, что для сохранения клеток-предшественников в тканях млекопитающих необходим контроль над специфическими транскрипционными факторами дифференциации, осуществляемый путем деградации мРНК. (Рис. cell.com/cell-stem-cell)
«Если коротко, то экзосома – это система выживания клеток, регулирующая нормальный метаболизм РНК и разрушающая РНК, несущие ошибки», - объясняет руководитель исследования Джордж Сен (George Sen), PhD, доцент кафедр медицины и клеточной и молекулярной медицины.
Доктор Сен и его коллеги установили, что в клетках эпидермиса экзосомы выбирают своими мишенями и разрушают мРНК, кодирующие факторы транскрипции, индуцирующие дифференциацию, – в частности, транскрипционный фактор GRHL3 в эпидермальных прогениторных клетках, – и не дают клеткам-предшественникам дифференцироваться. Получив сигналы индукции дифференциации, прогениторные клетки перестают экспрессировать определенные субъединицы экзосомы, что приводит к повышению уровней белка GRHL3 и стимуляции их дифференциации.
«Без функционирующих в прогениторных клетках экзосом, из-за повышенных уровней GRHL3, прогениторные клетки дифференцируются преждевременно, что со временем ведет к потере эпидермальной ткани», - продолжает доктор Сен.
Одно из недавних исследований показало, что рецессивные мутации в одной из субъединиц экзосомального комплекса приводят к понтоцеребеллярной гипоплазии – редкому неврологическому заболеванию с характерным для него нарушением развития или атрофией частей головного мозга. По мнению Сена, результаты его работы приобретут особое значение, если в будущем будет подтверждено, что мутации в генах экзосом связаны с кожными или другими заболеваниями.
«Возможно, это объясняется потерей прогениторных клеток. Когда мутации в генах экзосомальных комплексов будут определены – при кожных заболеваниях или других болезнях, таких как понтоцеребеллярная гипоплазия, – появится возможность разработать препараты, мишенями которых будут эти дефекты», - заключает ученый.
По материалам
The Key (Proteins) to Self-Renewing Skin
Оригинальная статья:
Devendra S. Mistry, Yifang Chen, George L. Sen. Progenitor Function in Self-Renewing Human Epidermis is Maintained by the Exosome
© «Способность к самообновлению клеток кожи поддерживается экзосомами». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Стволовые клетки. Письменное разрешение обязательно.
Еще о стволовых клетках
Окружающая клетку среда имеет решающее значение для процесса ее перепрограммирования
Ученые считают существование раковых стволовых клеток доказанным
Найдена молекула, избирательно стимулирующая дифференциацию стволовых клеток сердца в кардиомиоциты
Антагонист рецепторов дофамина убивает раковые стволовые клетки
Идентифицированы стволовые клетки меланомы
Стволовые клетки могут дифференцироваться в любой тип клеток, но только не без помощи этого белка
Нейральные стволовые клетки «подслушивают» разговоры нейронов
Сигнальный путь Wnt играет ключевую роль в нейрогенезе во взрослом головном мозге
Слух грызунам вернули человеческие эмбриональные стволовые клетки
Молекулярные маячки освещают дифференциацию стволовых клеток
Related Articles: |
