Лента TH Новости Биоинженерия



Биологи раскрыли особенности клеточной специализации

∴ 201

Каждая клетка в теле, будь она частью кожи или мышцы или мозга, начинает путь от базовой стволовой и приобретает уникальные характеристики после прохождения специализации. Нигде этот процесс не является более драматичным, чем в эритроцитах.

796

Чтобы освободить как можно больше места для переноса кислорода, почти все остальное внутри клеток – подлежит уничтожению. Свободное место наполняется кровяными клетками, наполненными гемоглобином. Это гарантирует, что все ткани и органы будут насыщаться кислородом, чтобы выполнять обычные функции.

Но как именно происходит процесс перепланирования клеток?

На протяжении более 20 лет Даниэль Финли, профессор клеточной биологии в Гарвардской медицинской школе, пытался раскрыть процесс, лежащий в основе этой глубокой клеточной трансформации.

Теперь, благодаря достижениям в области технологий и случайной встрече с исследователями в лаборатории Бостонской детской больницы, Финли и его сотрудники определили механизм специализации эритроцитов и обнаружили, что он контролируется ферментом, который был обнаружен в 1995 году.

Создание высокоспециализированных клеток очень важно для таких процессов, как доставка кислорода в ткани, наша способность воспринимать и обрабатывать информацию, а также банально выживать. Понимание того, как это происходит, дает нам лучшее понимание одних из самых фундаментальных свойств живых существ.Даниэль Финли, профессор клеточной биологии в Гарвардской медицинской школе.

Во время клеточной специализации нежелательные части новой, незрелой клетки удаляются протеасомой. Это специфические белковые цепи. Соавтор исследования Энтони Туан Нгуен, аспирант Гарвардской медицинской школы.

Исследователи приступили к поиску механизма, который контролирует, какие части стоит разрушить, а какие — сохранить, и как клетка-предшественник эритроцитов становится полноценной.

Финли подозревал, что этот процесс контролируется ферментом UBE2O, который он и его коллеги обнаружили в 1990-х годах. Фермент маркирует частицы клеток для разрушения, помещая в них белок, называемый ubiquitin. Эта метка позволяет протеасоме распознавать фрагменты клеток, предназначенные для разрушения. Биомеханизм, известный как система ubiquitin-proteasome (ИБП), постоянно работает во всех организмах, чтобы удалять ненужные белки и сохранять строгий порядок клеток.

Раньше ИБП не связывался со специализацией эритроцитов. Однако в своих ранних исследованиях на UBE2O Финли заметил большое количество фермента, присутствующего в незрелых эритроцитах. Сочетание ярко выраженного присутствия UBE2O и его известной функции клеточного удаления мусора сделало его перспективным кандидатом на роль ключевого регулятора клеточной специализации. Тем не менее, ранее, когда он впервые пришел к такому осознанию, у Финли не было ни технологии, ни финансирования для анализа развития эритроцитов при необходимых молекулярных деталях.

Двадцать лет спустя, разработки Финли, необходимые для возобновления исследования, встали на свои места, когда он встретил Марка Флеминга, профессора патологии HMS в Бостонской детской больнице. Изучая клетки крови, Флеминг идентифицировал мышь, у которой из-за мутации не хватало фермента UBE2O. Зная, что Финли интересовался ферментом и его возможной ролью в клеточной специализации, Флеминг связался с ним.

Исследователи заметили, что мыши без фермента были анемичными, это маркер дефицита эритроцитов. Наблюдение подтвердило мнение, что UBE2O может играть роль в развитии эритроцитов.

Используя серию тестов, основанных на крупномасштабном анализе белков, не доступных в предыдущие десятилетия, исследователи подтвердили роль фермента. Их результаты показали, что незрелые эритроциты, лишенные UBE2O, сохранили ненужные структуры и не стали специализированными.

Исследователи также продемонстрировали, что, будучи изолированными от незрелых эритроцитов, UBE2O по-прежнему выделяет правильные белки для разрушения, предполагая, что фермент является основным регулятором специализации эритроцитов.

Исследователи еще не определили, контролирует ли механизм, который они обнаружили в эритроцитах, специализацию других клеток. Финли говорит, что это возможно.

Поскольку фермент играет важную роль в развитии эритроцитов, исследователи говорят, что они надеются, что их работа может привести к терапии некоторых заболеваний крови и рака крови.

Филипп Дончев