Экспрессия генов на уровне популяции и отдельной клетки: какое отличительное свойство стволовых клеток

Отличительное свойство стволовых клеток — способность уравновешивать самовоспроизве­дение и дифференцировку. До сих пор не совсем понятно, в результате экзоген­ных или эндогенных сигналов происходит дифференцировка кроветворных стволовых клеток через ограни­ченное количество предшественников до созревания в эффекторную клетку.

В любом случае молекулярные механизмы этого процесса отражены в экспрес­сии генов стволовыми клетками и клетками-предшественниками по иерархии дифференцировки. На каждом определенном этапе гены, связанные с выбранным путем дифференциров­ки, подвергаются разблокированию, в то время как гены, необходимые для дру­гих путей, подавляются. Понимание этих механизмов, как отмечалось выше, было достигнуто в исследованиях по изучению относительных уровней экспрессии из­вестных общих для определенной линии генов.

В первых исследованиях, предпринятых в данном направлении, использовались линии полипотентных кроветворных клеток для моделирования поведения кроветворных стволовых клеток. Для этого широко использовались факторзависимые клетки Паттерсона (mix cells), так как они представляют собой кариотипически нормальные, нелейкогенные клетки, которые отвечают на цитокины формированием линейной направлен­ности, то есть образованием гранулоцитов и моноцитов в ответ на Г-КСФ и ГМ-КСФ, эритроцитов в ответ на эритропоэтин.

Дальнейшие иссле­дования показали, что эритропоэтиновый рецептор (EPOR) и GATA-1 — эритроидный фактор транскрипции — слабо экспрессировались, и что в промоторе EPOR и конт­рольном локусе Р-глобина присутствуют высокочувствительные сайты, указывая на то, что в этих клетках хроматиновые структуры находятся в открытой актив­ной форме до начала дифференцировки.

Одинаковую экспрессию эритроидных и гранулоцит/макрофагальных специ­фических генов показал RT-PCR-анализ отдельных клеток Паттерсона и СD34+ Lin клеток-предшественников человека. Эти результаты позволили предположить, что стволовые клетки и клетки-предшественники подготовлены к многолинейной дифференци­ровке экспрессией линейных групп генов.

Более точный анализ был проведен с выделенными кроветворными стволовыми клетками и клетками-предше­ственниками. Он показал одинаковую экспрессию объединенных происхождени­ем генов. Так, 16 % Отдельных кроветворных стволовых клеток экспрессировали эритроидспецифические (р-глобин и EPOR), гранулоцит/макрофаг-специфические (миелопероксидазы, рецептор Г-КСФ) гены. Около 39 % Клеток-предшественников миелопоэза — сле­дующая линейная стадия в миелоидном ряду — показали разнородную экспрес­сию генов.

Похожая статья  Культура и традиции купания в разных странах: Англия

Важно то, что следующие клетки-предшественники миелопоэза, гранулоцито-моноцитопоэза и эритропоэза экспрессировали только свойственные этим линиям транскрипты. Точно также 23 % Отдельных клеток-предшественников лимфопоэза экспрессировали только специфические В-клеток (Х5 и/или Рах5) и Т-клеток (CD3 или GATA-3) гены, тогда как предшественники В — и Т-лимфоцитов экспрессировали только для них характерные гены. Эти исследования по­казали, что низкоуровневая беспорядочная экспрессия специфических генов пред­шествует коммитированию в специфические линии и может быть необходимой для полипотентных клеток-предшественников.

Координированное угнетение одних и активация других генов — механизм, с помощью которого клетки выбирают один путь дифференцировки, исключая дру­гие. Сила и слабость этих генных механизмов заключается в большом количестве генов. Предстоит еще значительная работа по выяснению роли этих генов в изме­нении баланса, который существует между самовоспроизведением, полипотентностью и дифференцировкой и установлению тех генов, которые дают возможность клетке получить сигнал к дифференцировке и ответить на него.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code