Как сообщалось 3 февраля в Science, ученые из Университета Рокфеллера обнаружили, что это ключевое решение может зависеть от того, правильно ли делятся крошечные органоподобные структуры, органеллы, внутри делящейся стволовой клетки.«Чтобы ткани тела могли развиваться должным образом и поддерживать себя, обновление и дифференциация должны быть тщательно сбалансированы», — говорит старший автор исследования Элейн Фукс, профессор Ребекки С. Лэнсфилд и руководитель Лаборатории клеточной биологии и развития млекопитающих Робина Чемерса Нойштейна. «Наши эксперименты предполагают неожиданную роль позиционирования и наследования клеточных органелл, в данном случае пероксисом, наполненных ферментами, в управлении этим сложным балансом».
Неравномерное делениеВнешний участок кожи, эпидермис, обеспечивает защитный барьер для тела, а стволовые клетки находятся глубоко внутри него.
Во время развития эти клетки делятся, так что одна обновляющаяся дочерняя стволовая клетка остается внутри, в то время как другая дочерняя клетка дифференцируется и движется наружу, чтобы стать частью внешних слоев эпидермиса. Первый автор Амма Асаре, аспирантка лаборатории, хотела знать, как клетки кожи впервые появляются и начинают этот переход.
Занимаясь разработкой кожи мышей, Асаре разработал подход к идентификации генов, которые помогают поддерживать баланс между новыми клетками, которые либо остаются стеблевыми, либо дифференцируются. Ее внимание привлек один конкретный белок, Pex11b. Он связан с мембраной, окружающей пероксисому, органеллу, которая помогает высвобождать энергию из пищи.
Асаре показал, что белок, похоже, работает, убедившись, что органеллы находятся в нужных местах, чтобы их можно было разделить между дочерними клетками. В клетках, в которых отсутствовал Pex11b, пероксисомы не были разделены равномерно — в некоторых случаях одна дочерняя клетка оказывалась со всеми пероксисомами, а другая не получала вообще. А для тех клеток, чье распределение пероксисом было нарушено, деление клеток заняло больше времени, и митотическое веретено, структура, разделяющая генетический материал дочерей, не выровнялось правильно.
Конечный результат истощения кожных стволовых клеток Pex11b, как обнаружил Асаре, заключался в том, что меньшее количество дочерних клеток могло дифференцироваться в зрелые клетки кожи.Промедление меняет судьбу
Затем исследователи перемещали пероксисомы по клетке, используя сложную лабораторную технику, и эффект был таким же. «Если пероксисомы находятся в неправильном положении во время деления клеток, независимо от того, как они туда попадают, это замедляет процесс», — говорит Асаре.Эффект для всего организма был драматическим: если было нарушено позиционирование пероксисом в стволовых клетках, эмбрионы мышей больше не могли образовывать нормальную кожу.
«Хотя некоторые данные уже показали, что распределение органелл, включая производящие энергию митохондрии, может влиять на результат деления клеток, мы впервые показали, что это явление важно для правильного поведения стволовых клеток и формирования ткани, — говорит Фукс, который также является исследователем Медицинского института Говарда Хьюза.