Во время инфекций кроветворная система переключается из нормального режима в аварийный. Это улучшает защиту от патогенных микроорганизмов. Ученые из Немецкого центра исследования рака теперь обнаружили эпигенетический переключатель в стволовых клетках крови и клетках-предшественниках мышей, который может вызвать переключение с одного режима на другой.

Если в организме запускается аварийная программа кроветворения, это сигнализирует о тревожном состоянии иммунной системы и служит двум разным целям: по сравнению с кроветворением в "нормальном режиме", аварийная программа приводит к увеличению пополнения иммунных клеток, которые расходуются во время инфекций или воспалений. Кроме того, программа экстренной помощи приводит всю иммунную систему в состояние предварительной активации, что помогает быстрее избавиться от инфекций.

Характерными для экстренной программы являются, например, повышенная скорость деления стволовых клеток крови и сдвиг баланса зрелых лейкоцитов в пользу миелоидных клеток (макрофагов и гранулоцитов). Обычно программа экстренной помощи запускается типичными молекулярными компонентами патогенов или провоспалительными веществами-мессенджерами, такими как определенные интерфероны.

Но что происходит в стволовых клетках крови и клетках-предшественниках? Есть ли сотовый коммутатор, который запускает аварийную программу? Ученые под руководством Николауса Дитляйна и Ханса-Реймера Родевальда из Немецкого центра исследований рака нацелились на специфическую эпигенетическую модификацию, сокращенно H2Bub1.

Он участвует в включении генов, которые активируются интерфероном в результате вирусной инфекции и которые важны для защиты от инфекции. Модификация, которая присоединяется к упаковочным белкам ДНК, гистонам, снова удаляется ферментом USP22.

Могут ли H2Bub1 и USP22 быть востребованным переключателем, который запускает аварийную программу в стволовых клетках крови? Исследователи во главе с Родевальдом исследовали это на мышах, в стволовых клетках крови которых USP22 был генетически отключен. У этих животных экстренная программа кроветворения со всеми ее ключевыми особенностями протекала без какой-либо обнаруживаемой инфекции или повышенного уровня интерферона.

Генетически модифицированные животные были лучше способны бороться с инфекцией, вызванной бактерией Listeria monocytogenes, чем обычные мыши. Кроме того, важные клетки-поглотители в их крови, нейтрофильные гранулоциты, были более успешны в поглощении бактерий.

Как и ожидалось, генетический материал в клетках крови генно-модифицированных животных также содержал значительно больше эпигенетических модификаций H2Bub1. "Повышенный уровень H2Bub1, по-видимому, является тревожной кнопкой, которая переводит иммунную систему в режим ожидания. В частности, это приводит врожденную иммунную защиту, которая особенно важна при первоначальном контакте с патогеном, в состояние повышенной готовности", - говорит Николаус Дитляйн, первый автор текущей публикации. USP22, который удаляет модификацию H2Bub1, прекращает оповещение у нормальных животных.

H2Bub1 и USP22 также обнаружены в клетках человека и, согласно текущим исследованиям, выполняют там функции, сопоставимые с таковыми у мышей.

Ханс-Реймер Родевальд говорит: "На мышах мы смогли показать, что эпигенетическая модификация улучшает защиту от инфекции. Однако, как потеря USP22 влияет на гемопоэтические стволовые клетки человека и клетки-предшественники, до сих пор неизвестно, и теперь их следует исследовать. Ингибирование USP22 лекарственными препаратами, возможно, однажды поможет улучшить иммунную защиту от патогенов. Однако пока это все еще недоказано и нуждается в проверке в дальнейших исследованиях".

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Immunology.