Раскрыта тайна вечной молодости стволовых клеток

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Хромосомы клеток человека, несущие наследственную информацию, на концах имеют специальные структуры — теломеры, которые защищают ДНК и обеспечивают здоровое деление клеток. В клетках молодых людей эта защита очень эффективна, но с возрастом теломеры становятся все короче и в конечном итоге теряют свои защитные функции. Клетки перестают делиться и организм стареет.

Известно, что защитить теломеры помогает белок TRF2, который образует на концах хромосом так называемую Т-петлю. Если белок TRF2 удалить, концы сливаются вместе, что приводит к образованию "спагетти-хромосом" и гибели клетки.

Последние два десятилетия биологи активно изучают защитный механизм теломер и белка TRF2, так как это имеет решающее значение для понимания процессов старения и рака.

Работая над этим вопросом, британские ученые из Института Фрэнсиса Крика вместе с австралийскими коллегами из Сиднейского университета к своему удивлению обнаружили, что стволовые клетки для защиты хромосом используют совсем другой механизм.

Удалив белок TRF2 из эмбриональных стволовых клеток мыши, они увидели, что Т-петли продолжают формироваться, концы хромосом остаются защищенными, а клетки — неповрежденными.

По мере того как эмбриональные стволовые клетки дифференцируются в соматические клетки, этот уникальный механизм защиты концов теряется, и защита концов хромосом начинает зависеть от TRF2. По мнению авторов, это говорит о том, что стволовые и соматические клетки, к которым относятся все клетки, кроме стволовых и гамет, защищают концы хромосом принципиально разными способами.

"Теперь мы знаем, что TRF2 не нужен для образования Т-петли в стволовых клетках. Мы предполагаем, что есть какой-то другой фактор, который выполняет ту же работу или другой механизм для стабилизации Т-петель в стволовых клетках и который отличается от соматических клеток", — приводятся в пресс-релизе Института Фрэнсиса Крика слова первого автора статьи Филипа Руиса (Phil Ruis), аспиранта лаборатории восстановления метаболизма двойных нитей ДНК.

Как работает альтернативный механизм защиты хромосом, ученые пока не выяснили, но они ответили на вопрос о роли Т-петель, который долгие годы волновал микробиологов. Авторы доказали, что теломеры в стволовых клетках с Т-петлями, но без TRF2, также защищены, следовательно, защитную функцию выполняет сама структура Т-петли.

"Наши результаты не противоречат многолетним исследованиям теломер, а уточняют их. По сути, мы показали, что стволовые клетки защищают свои хромосомные концы иначе, чем думали ранее, но для этого по-прежнему требуется Т-петля, — говорит руководитель исследования Саймон Бултон (Simon Boulton).

По мнению исследователей, лучшее понимание того, как работают теломеры и как они защищают концы хромосом, даст важную информацию о клеточных процессах, которые приводят к преждевременному старению и раку.