Новые кардиомиоциты для поврежденного сердца
27.04.2009
3251
0
32510
Исследователи из Глэдстонского Института Сердечнососудистых Заболеваний (Gladstone Institute of Cardiovascular Disease) обнаружили гены и их продукты, запускающие процесс формирования новых кардиомиоцитов (клеток сердечной мышцы). Это открытие, о котором сообщается в новом выпуске журнала Nature, указывает на новые пути использования стволовых клеток в лечении пациентов, страдающих от последствий инфаркта и других сердечнососудистых заболеваний.
Ученым удалось показать, каким образом так называемые кардиогенные факторы активируют «сердечные гены», то есть гены, ответственные за развитие кардиомиоцитов. В отсутствии белка Baf60c транскрипционные факторы Tbx5 и Gata4 не могут связаться с ДНК и активировать транскрипцию «сердечных генов». Когда все три фактора в сборе, Baf60c способствует раскручиванию плотно упакованного в хромосоме хроматина, и Tbx5 и Gata4 связываются с определенными участками ДНК, запуская транскрипцию «сердечных генов».
В течение нескольких десятилетий ученым не удавалось обнаружить единственный фактор, который может «заставить» неспециализированные стволовые клетки дать начало клеткам сердечной мышцы. Исследовательская группа под руководством профессора Бенуа Бруно (Benoit Bruneau) обнаружила, что в действительности не существует одного ключевого фактора – вместо этого в клетке работает комбинация из трех белков, два из которых являются транскрипционными факторами, а третий – фактором ремоделирования хроматина.
«После повреждения сердечная ткань практически не восстанавливается, - говорить профессор Бруно: - Учитывая, что заболевания сердца являются сегодня ведущей причиной смертности в западном мире, можно говорить о серьезном первом шаге в понимании того, каким образом можно создавать новые кардиомиоциты для восстановления поврежденного сердца».
Два из трех указанных генов давно известны. Их продукты являются транскрипционными факторами – белками, связывающими ДНК и запускающими транскрипцию генов (то есть синтез на основе гена матричной РНК, которая затем становится основой для синтеза белка). При мутациях в генах Gata4 и Tbx5 возникают пороки развития сердца. Тем не менее, как выяснилось в экспериментах, при добавлении различных концентраций этих факторов в питательную среду, где находились мышиные клетки-предшественницы кардиомиоцитов, не происходило дифференцировки этих клеток в кардиомиоциты. Оказалось, что для этого необходим третий фактор – Baf60c, который сам по себе не является транскрипционным фактором, но необходим для того, чтобы два других фактора достигли нужных участков ДНК. Мутации в гене этого фактора, как было показано на мышах, приводят к таким же патологиям развития сердца, как и недостаток факторов Gata4 и Tbx5.
На культурах клеток авторы показали, что добавление сразу трех указанных факторов может приводит к кардинальному изменению направления дифференцировки клеток. Так, клетки мезодермы, обладающие потенциалом дифференцироваться не только кардиомиоциты, но также в клетки кости, крови, поперечнополосатой мускулатуры и других тканей, при избытке факторов Baf60c, Tbx5 и Gata4 в культуральной среде давали начало исключительно кардиомиоцитам, которые ритмично сокращались в чашках Петри, как нормальные кардиомиоциты в составе сердечной мышцы.
«Знание о механизме работы этих трех факторов дают нам возможность управлять дифференцировкой стволовых клеток, - поясняет руководитель работы: - В будущем мы, возможно, найдем способ получать кардиомиоциты для терапевтических нужд».
По материалам:
Gladstone Institutes
Ученым удалось показать, каким образом так называемые кардиогенные факторы активируют «сердечные гены», то есть гены, ответственные за развитие кардиомиоцитов. В отсутствии белка Baf60c транскрипционные факторы Tbx5 и Gata4 не могут связаться с ДНК и активировать транскрипцию «сердечных генов». Когда все три фактора в сборе, Baf60c способствует раскручиванию плотно упакованного в хромосоме хроматина, и Tbx5 и Gata4 связываются с определенными участками ДНК, запуская транскрипцию «сердечных генов».
В течение нескольких десятилетий ученым не удавалось обнаружить единственный фактор, который может «заставить» неспециализированные стволовые клетки дать начало клеткам сердечной мышцы. Исследовательская группа под руководством профессора Бенуа Бруно (Benoit Bruneau) обнаружила, что в действительности не существует одного ключевого фактора – вместо этого в клетке работает комбинация из трех белков, два из которых являются транскрипционными факторами, а третий – фактором ремоделирования хроматина.
«После повреждения сердечная ткань практически не восстанавливается, - говорить профессор Бруно: - Учитывая, что заболевания сердца являются сегодня ведущей причиной смертности в западном мире, можно говорить о серьезном первом шаге в понимании того, каким образом можно создавать новые кардиомиоциты для восстановления поврежденного сердца».
Два из трех указанных генов давно известны. Их продукты являются транскрипционными факторами – белками, связывающими ДНК и запускающими транскрипцию генов (то есть синтез на основе гена матричной РНК, которая затем становится основой для синтеза белка). При мутациях в генах Gata4 и Tbx5 возникают пороки развития сердца. Тем не менее, как выяснилось в экспериментах, при добавлении различных концентраций этих факторов в питательную среду, где находились мышиные клетки-предшественницы кардиомиоцитов, не происходило дифференцировки этих клеток в кардиомиоциты. Оказалось, что для этого необходим третий фактор – Baf60c, который сам по себе не является транскрипционным фактором, но необходим для того, чтобы два других фактора достигли нужных участков ДНК. Мутации в гене этого фактора, как было показано на мышах, приводят к таким же патологиям развития сердца, как и недостаток факторов Gata4 и Tbx5.
На культурах клеток авторы показали, что добавление сразу трех указанных факторов может приводит к кардинальному изменению направления дифференцировки клеток. Так, клетки мезодермы, обладающие потенциалом дифференцироваться не только кардиомиоциты, но также в клетки кости, крови, поперечнополосатой мускулатуры и других тканей, при избытке факторов Baf60c, Tbx5 и Gata4 в культуральной среде давали начало исключительно кардиомиоцитам, которые ритмично сокращались в чашках Петри, как нормальные кардиомиоциты в составе сердечной мышцы.
«Знание о механизме работы этих трех факторов дают нам возможность управлять дифференцировкой стволовых клеток, - поясняет руководитель работы: - В будущем мы, возможно, найдем способ получать кардиомиоциты для терапевтических нужд».
По материалам:
Gladstone Institutes
Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Последние комментарии
