Новые данные о перепрограммировании клеток в плюрипотентные

Известно, что взрослые клетки организма можно перепрограммировать обратно в стволовое состояние – получить так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), способные размножаться и дифференцироваться в специализированные клетки различных типов. Получение ИПСК в лабораторных условиях является важным этапом в области изучения стволовых клеток, однако биохимические процессы, лежащие в основе перепрограммирования, остаются не изученными. Исследователи из Европейской молекулярно-биологической лаборатории в Гамбурге (European Molecular Biology Laboratory Hamburg, EMBL Hamburg, Германия) и Института Молекулярной Биомедицины Макса Планка (Max Planck Institute for Molecular Biomedicine, Германия) получили новые данные, позволяющие более детально изучить этот процесс. Результаты их исследования недавно были опубликованы в журнале Nature Cell Biology.

В процессе перепрограммирования терминально дифференцированных клеток в стволовое состояние важнейшую роль играет транскрипционный фактор Oct4. Результаты нового исследования немецких ученых содержат важные сведения о его молекулярной структуре, расширяя существующие представления о процессе перепрограммирования клеток. Полученные данные могут быть использованы с целью совершенствования терапевтических подходов в области регенеративной медицины и при разработке лекарственных препаратов.

Транскрипционный фактор Oct4 – это белок, присоединяющийся к молекуле ДНК и контролирующий работу генов, участвующих в процессе перепрограммирования клеток. Команда ученых из EMBL Hamburg, используя высокоинтенсивное рентгеновское излучение, получила новые данные о кристаллической структуре фактора Oct4. Точнее, исследование было посвящено изучению линкерной последовательности между двумя фрагментами белка, присоединяющимися к ДНК. По словам Маттиаса Вилманнса (Matthias Wilmanns), руководившего исследовательской командой из Гамбурга, более десяти лет назад внимание ученых привлекла уникальность последовательности линкера этого белка. По его мнению, полученные данные помогут понять функцию этого участка транскрипционного фактора Oct4 в процессе перепрограммирования взрослых клеток в плюрипотентные клетки.

Авторы исследования предполагают, что линкер подбирает «ключевых партнеров» к генам-мишеням транскрипционного фактора Oct4, без которых процесс перепрограммирования клетки не может быть завершен. По словам Ханса Шёлера (Hans Schöler), руководившего научной группой из Института Молекулярной Биомедицины Макса Планка, результаты их исследований, посвященных изучению различных модификаций линкера, подтверждают гипотезу ученых. Оказалось, что транскрипционный фактор Oct4 теряет свою способность перепрограммировать клетки при изменении последовательности линкера. Ученые также установили, что одна единственная мутация может значительно изменить поверхность белка и, таким образом, повлиять на его способность подбирать «ключевых партнеров».

«Результаты нашего исследования показывают, насколько важна структура транскрипционного фактора Oct4 в процессе перепрограммирования взрослых клеток в плюрипотентные клетки», - говорит Ханс Шёлер. По его мнению, полученные результаты помогут ученым лучше понять процесс перепрограммирования клеток и могут быть использованы при создании новых лекарственных препаратов и в тканевой инженерии.

Исследование, проводимое в настоящий момент, поможет составить целостную картину того, как транскрипционный фактор Oct4 совместно с другими компонентами белков поддерживает плюрипотентность стволовых клеток.

По материалам European Molecular Biology Laboratory (EMBL)

Оригинальная статья:
Daniel Esch, Juha Vahokoski, Matthew R. Groves, Vivian Pogenberg, Vlad Cojocaru, Hermann vom Bruch, Dong Han, Hannes C. A. Drexler, Marcos J. Araúzo-Bravo, Calista K. L. Ng, Ralf Jauch, Matthias Wilmanns, Hans R. Schöler. A unique Oct4 interface is crucial for reprogramming to pluripotency. Nature Cell Biology, 2013; DOI: 10.1038/ncb2680