В выпуске Cell Stem Cell от 6 июля исследователи из Медицинской школы Сан-Диего Калифорнийского университета описывают, как клетки-предшественники эпидермиса и стволовые клетки человека контролируют факторы транскрипции, чтобы избежать преждевременной дифференцировки, сохраняя их способность производить новые клетки кожи на протяжении всей жизни.
Полученные данные позволяют по-новому взглянуть на роль и важность экзосом и транскриптов их генов-мишеней и могут помочь указать путь к новым лекарствам или методам лечения не только кожных заболеваний, но и других заболеваний, при которых затрагиваются популяции стволовых клеток и клеток-предшественников.
Стволовые клетки, конечно же, представляют собой специализированные клетки, способные бесконечно реплицироваться, чтобы стать любым типом клеток, который необходим. Этот процесс известен как дифференциация. Клетки-предшественники более ограничены, обычно дифференцируются в клетки определенного типа и способны делиться только фиксированное количество раз.
На протяжении всей жизни кожа человека самообновляется. Клетки-предшественники и стволовые клетки глубоко в эпидермисе постоянно производят новые клетки кожи, называемые кератиноцитами, которые постепенно поднимаются на поверхность, где они будут отслаиваться. Один из способов, которыми стволовые клетки и клетки-предшественники поддерживают внутреннее здоровье в течение своей жизни, – это экзосома. набор из примерно 11 белков, ответственных за разрушение и переработку различных элементов РНК, таких как информационная РНК, которые изнашиваются или содержат ошибки, приводящие к трансляции дисфункциональных белков, которые потенциально могут быть вредными для клетки.
"Суммируя," сказал Джордж L. Сен, кандидат медицинских наук, доцент кафедры медицины, клеточной и молекулярной медицины, "экзосома функционирует как система наблюдения в клетках, чтобы регулировать нормальный оборот РНК, а также разрушать РНК с ошибками в них."
Сен и его коллеги Девендра С. Мистри, доктор философии, постдокторский научный сотрудник и штатный научный сотрудник Ифан Чен, доктор медицинских наук, обнаружил, что в эпидермисе функции экзосомы направлены на нацеливание и разрушение мРНК, которые кодируют факторы транскрипции, которые вызывают дифференцировку. В частности, они обнаружили, что экзосома разрушает фактор транскрипции, называемый GRHL3, в эпидермальных клетках-предшественниках, сохраняя последний недифференцированным. При получении сигналов, индуцирующих дифференцировку, клетки-предшественники теряют экспрессию определенных субъединиц экзосомы, что приводит к более высоким уровням белка GRHL3. Это увеличение уровней GRHL3 способствует дифференцировке клеток-предшественников.
"Без функционирующей экзосомы в клетках-предшественниках," сказал Сен, "клетки-предшественники преждевременно дифференцируются из-за повышенных уровней GRHL3, что со временем приводит к потере эпидермальной ткани."
Сен сказал, что результаты могут иметь особое значение, если будущие исследования определят, что мутации в генах экзосом связаны с кожными или другими заболеваниями. "Недавно было проведено исследование, показывающее, что рецессивные мутации в субъединице комплекса экзосом могут приводить к понтоцеребеллярной гипоплазии, редкому неврологическому заболеванию, характеризующемуся нарушением развития или атрофией частей мозга," сказал Сен. "Это потенциально может быть связано с потерей клеток-предшественников. Как только мутации в генах комплекса экзосом будут идентифицированы при кожных заболеваниях или других заболеваниях, таких как понтоцеребеллярная гипоплазия, можно будет разработать лекарства, направленные на эти дефекты."