Работая с эмбриональными стволовыми клетками мыши (mESC), ученые из Центра исследований РНК IBS подошли на один шаг ближе к пониманию того, как контролировать индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Они обнаружили 16 РНК-связывающих белков (RBP), истощение которых приводит к потере плюрипотентности стволовых клеток, и обнаружили шесть RBP (Krr1, Ddx47, Ddx52, Nol6, Pdcd11 и Rrp7a), которые составляют критический белковый комплекс, называемый процессомом малых субъединиц ( SSUP) и отвечает за создание рибосом. Их результаты были опубликованы в этом месяце в журнале Genes.
Разработка.Команда сначала намеревалась определить, какие RBP имеют решающее значение в РНК-опосредованной регуляции генов, применив скрининг RNAi к mESC. Они выполнили два раунда скрининга РНКи против RBP, экспрессируемых в mESC, для поиска плюрипотентности и обнаружили 16 положительных совпадений. Они обнаружили, что 6 RBP, которые составляют SSUP, опосредуют биогенез 18S рРНК, что, в свою очередь, делает их важными регуляторами плюрипотентных клеток.
Затем они протестировали еще 27 генов, которые, как известно, участвуют в различных этапах биогенеза рибосом, чтобы проверить, требуется ли SSUP для поддержания ESC. Истощение пяти белков SSUP (Imp4, Mpp10 / Mphosph10, Wdr36, Wdr46 и Wdr75) приводило к снижению экспрессии Nanog, а отсутствие одного компонента SSUP (Cirh1a) приводило к гибели клеток.
В ESC субъединицы SSUP регулируются с повышением, что увеличивает скорость их трансляции и поддерживает взаимосвязанную регулирующую сеть, которая контролирует плюрипотентность. Гены SSUP, включая Krr1, высоко экспрессируются в пролиферирующих клетках, включая стволовые клетки и клетки-предшественники, особенно в линиях ESC. Они увеличивают глобальную скорость трансляции и имеют решающее значение для поддержания уровней белков факторов плюрипотентности, таких как Nanog и Esrrb, которые в противном случае могут быть легко нарушены.
Чтобы проверить, как трансляция влияет на ESC, команда обработала mESC ингибитором трансляции, 4EGI-1, что привело к быстрому снижению уровней белков Nanog, Esrrb и Tfcp2l1 в ответ на репрессию трансляции. Команда дополнительно обрабатывала mESC 4EGI-1 в течение 3 дней, после чего mESC утратили идентичность стволовых клеток. Квон Тэ Ю объясняет, что «обработка 4EGI-1 снизила скорость синтеза белка примерно на 50%», и когда клетки повторно засевали в свежую среду ESC, обработанные 4EGI-1 клетки показали пониженную способность восстанавливать колонии.
Эти результаты показывают, что повышенная трансляционная активность имеет решающее значение для поддержания ESC. Кроме того, белки SSUP необходимы для эффективного перепрограммирования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Когда они выполнили эксперимент по перепрограммированию, они наблюдали, что индукция эндогенного Nanog и Esrrb существенно задерживалась и подавлялась в клетках, истощенных по Krr1, по сравнению с контрольными клетками.Команда IBS также обнаружила, что ESC остаются в плюрипотентном состоянии, когда основные факторы транскрипции (TF) поддерживаются на соответствующих уровнях, но когда TF больше не доступны, клетки переходят в состояние дифференцировки.
Это указывает на то, что точное регулирование скорости трансляции может критически влиять на окончательное определение стволовых клеток.Исчерпывающие исследования были посвящены изучению транскрипционной сети, тогда как до этого исследования посттранскрипционные регуляторные пути относительно игнорировались. Хорошо известно, что биогенез рибосом является ключевым компонентом клеточного цикла, поскольку он регулирует размер и рост клеток, и команда IBS обнаружила, что SSUP играют критическую роль в поддержании индуцированной целостности плюрипотентных стволовых клеток. Это исследование предоставляет экспериментальные доказательства, которые показывают важную роль уровней РНК в контроле судьбы эмбриональных стволовых клеток и демонстрируют понимание способности РНК дифференцировать стволовые клетки на молекулярном уровне.
Кроме того, поскольку было показано, что рибосомная РНК специфически контролирует клеточную судьбу, это исследование обеспечивает теоретическую основу для лечения заболеваний и исследований в области нейробиологии и может привести к будущим достижениям в лечении дегенеративных заболеваний или даже рака мозга.