Эмбриональные стволовые клетки человека обладают тем замечательным свойством, что они могут образовывать все типы клеток человека. Ученые всего мира изучают эти клетки, чтобы в будущем использовать их в медицинских целях. Чтобы стволовые клетки сохраняли свое особое состояние, необходимы многие факторы, в том числе использование путей клеточной коммуникации.
Клеточная коммуникация имеет ключевое значение для многоклеточных организмов. Например, для скоординированного развития тканей эмбриона в какой-либо конкретный орган требуется, чтобы клетки получали сигналы и соответствующим образом реагировали. Если в сигналах есть ошибки, клетка будет реагировать по-другому, что может привести к таким заболеваниям, как рак. Коммуникационные сигналы, которые используются в hESC, активируют цепочку реакций (так называемый путь внеклеточной регулируемой киназы (ERK)) в каждой клетке, заставляя клетку реагировать путем активации генетической информации.
Ученые из GIS и MPIMG изучили, какая генетическая информация активируется в клетке, и тем самым открыли сеть для молекулярной коммуникации в hESC. Они картировали киназные взаимодействия по всему геному и обнаружили, что ERK2, белок, принадлежащий к семейству сигналов ERK, нацелен на важные сайты, такие как некодирующие гены и гистоны, клеточный цикл, метаболизм, а также гены, специфичные для стволовых клеток.
Путь передачи сигналов ERK включает дополнительный белок ELK1, который взаимодействует с ERK2 для активации генетической информации. Интересно, что команда также обнаружила, что ELK1 выполняет вторую, полностью противоположную функцию.
В сайтах генома, которые не являются мишенью для передачи сигналов ERK, ELK1 заглушает генетическую информацию, тем самым сохраняя клетку в недифференцированном состоянии. Авторы предлагают модель, которая объединяет этот двунаправленный контроль, чтобы поддерживать клетку в состоянии стволовых клеток.Эти результаты особенно важны для исследований стволовых клеток, но они также могут помочь исследованиям в других смежных областях.
Первый автор доктор Джонатан Гоке из Stem Cell and Developmental Biology в GIS сказал: «Путь передачи сигналов ERK известен уже много лет, но это первый раз, когда мы можем увидеть полный спектр ответа в геноме ствола. Мы обнаружили множество биологических процессов, которые связаны с этим сигнальным путем, но мы также обнаружили новые и неожиданные закономерности, такие как этот двойной режим ELK1.
Будет интересно посмотреть, как эта коммуникационная сеть изменяется в других клетках, тканях или в болезни ".«Примечательной особенностью этого исследования является то, как информация была извлечена с помощью вычислительных средств из экспериментальных данных», — сказал профессор Мартин Вингрон из MPIMG и соавтор этого исследования.Профессор Нг Хак Хуэй добавил: «Это важное исследование, поскольку оно описывает сигнальные сети клетки и ее интеграцию в общую регуляторную сеть. Понимание биологии эмбриональных стволовых клеток — это первый шаг к пониманию возможностей стволовых клеток в будущем. медицинские приложения ".