Сенсорные клетки внутреннего уха и сенсорные рецепторы кожи на самом деле имеют много общего, согласно новому исследованию лаборатории стволовых клеток университета КАЛИФОРНИИ Нила Сегила, опубликованному в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

"Существует поразительное сходство в развитии двух типов специализированных сенсорных клеток: так называемых" волосковых клеток", которые воспринимают звуковые колебания во внутреннем ухе, и клеток Меркеля, которые ощущают легкое прикосновение к поверхности кожи",-сказал Сегил, профессор кафедры биологии стволовых клеток и регенеративной медицины, а также отделения отоларингологии и хирургии головы и шеи Университета Калифорнии Тина и Рик Карузо. "В конечном счете, эти сходства в развитии являются наследием общей эволюционной истории. Это демонстрирует, как история эволюционной биологии развития, или "evo devo", также распространяется на то, что мы называем "эпигенетическим уровнем", или как регулируются гены."

В исследовании участвовал аспирант Хозе (Винсент). Юй, аспирант Литао Тао и их коллеги выявили общий механизм, участвующий в регуляции генов или эпигенетике, который позволяет стволовым клеткам и клеткам-предшественникам дифференцироваться в более специализированные волосковые клетки и клетки Меркеля.

Чтобы начать процесс дифференцировки, нужные части ДНК стволовой клетки должны быть извлечены из хранилища. Каждая человеческая клетка может хранить в своем ядре около шести футов ДНК, потому что эта ДНК намотана на крошечные "катушки", состоящие из белков, называемых гистонами. Эти катушки ДНК и гистонового белка далее упаковываются вместе, образуя то, что известно как нуклеосомы, которые складываются для создания хроматина, который является материалом, из которого состоят хромосомы.

Когда ДНК плотно намотана в эту конфигурацию хранилища, хроматин закрыт и недоступен для белка ATOH1. Этот белок является "главным регулятором", который может активировать сеть генов дифференцировки в ДНК внутри хроматина, но не без предварительного получения доступа.

С этой целью ATOH1 стимулирует выработку второго белка, известного как POU4F3, метко названного "фактором-первопроходцем", обладающего способностью выходить на новые рубежи, связываясь с закрытым и недоступным хроматином. После того, как POU4F3 прокладывает путь, связываясь с закрытым хроматином, ATOH1 способен продвигаться вперед, вовлекая и активируя сеть генов, которая управляет дифференцировкой в клетки волоса и клетки Меркеля.

Поразительно, что существует значительное перекрытие в определенных областях хроматина, которые POU4F3 делает доступными для ATOH1 в волосяных клетках и клетках Меркеля.

"Примечательно, что эти два типа клеток, которые оба участвуют в восприятии механических стимулов, но происходят из разных частей эмбриона, оба полагаются на один и тот же механизм ATOH1/POU4F3 для дифференцировки", - сказал Сегил. "Наше исследование предполагает, что этот механизм чрезвычайно древний и возник до того, как волосковые клетки и клетки Меркеля разошлись от общего эволюционного предка—типа клеток "ур-механорецепторов"."

ИСТОЧНИК