Долгое время считалось, что соединение яйцеклетки и сперматозоидов резко изменило то, как и какие гены экспрессируются. Вместо этого новое исследование показывает, что тотипотентность — это ступенчатый процесс, проявляющийся уже в предшественниках сперматозоидов, называемых стволовыми клетками взрослой зародышевой линии (AGSC), которые находятся в семенниках.Исследование проводилось под совместным руководством Брэдли Кэрнса, доктора философии, профессора онкологических наук Университета Юты, исследователя Института рака Хантсмана и Эрнесто Гуччионе, доктора философии из Агентства научных технологий и исследований Сингапура. Они работали в тесном сотрудничестве с первым автором и докторантом Института рака Хантсмана Сахер Сью Хаммонд, доктором философии.
Исследование было опубликовано в Интернете в журнале Cell Stem Cell.Обычно предшественники сперматозоидов живут повседневной жизнью.
Они делятся, создавая больше клеток, похожих на самих себя, пока не получат сигнал, предписывающий им созреть в сперму.Однако есть свидетельства того, что эти клетки могут делать больше. В необычных условиях, которые способствуют формированию из клеток плотных раковых масс, называемых тератомами яичек, молодые сперматозоиды превращаются в предшественников кожи, мышц и кишечника.Это осознание побудило исследователей изучить генную программу в предшественниках сперматозоидов.
Они задавались вопросом, будет ли это похоже на клетку, которой суждено стать одним типом клеток, или на клетку с потенциалом стать чем угодно?Они обнаружили, что ответ заключается в том, что предшественники сперматозоидов находятся где-то посередине. Наиболее убедительным доказательством является статус квартета генов: Lefty, Sox2, Nanog и Prdm14. При активации гены могут запускать каскад событий, которые придают клеткам свойства стволовых клеток.
В клетках, ограниченных превращением в клетки одного типа, гены молчат.Однако в предшественниках сперматозоидов гены несут код химических меток, называемых группами метилирования, что указывает на то, что четыре гена заглушены, но готовы стать активными. Другими словами, в этих клетках заложена возможность стать тотипотентной.Кэрнс сравнивает метки на уравновешенных генах с закладками. «Сперматозоиды и их предшественники ставят« закладки »на все важные гены, к которым им нужно быстро получить доступ».
Он объясняет, что после оплодотворения клетки должны стать полностью тотипотентными за короткое время. «Затем, когда сперма и яйцеклетка сойдутся вместе, все, что вам нужно сделать, это завершить работу, которую вы уже начали».Главный инженер, как он это называет, гарантирует, что переход происходит быстро и точно.
Результат — лишь один из многих, которые вместе составляют подробную книгу, в которой задокументированы генетические и эпигенетические изменения, происходящие на пути к тотипотентности. Богатый ресурс позволит направить будущие исследования на пути к более глубокому пониманию тотипотенции, рака и оплодотворения.