Белок TRF2 оказался ключевым для восстановления мышц

Ученые из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете обнаружили, что белок TRF2, традиционно связываемый с защитой концов хромосом, также играет неожиданную роль в поддержании работоспособности мышечных стволовых клеток. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

TRF2 долгое время считался белком, который предохраняет теломеры — защитные участки на концах хромосом — от повреждений и ошибочного распознавания клеткой как разрывов ДНК. Однако новые данные показывают, что он также помогает сохранять генетические инструкции, определяющие клетки как мышечные стволовые. В норме такие клетки остаются в состоянии покоя, пока ткань не повреждена; затем они активируются, размножаются, восстанавливают участок и часть из них возвращается в «спящий» режим. Лабораторные эксперименты продемонстрировали, что уровень TRF2 меняется в строго выверенном ритме на каждом из этих этапов, что указывает на его участие в организации регенерации.

Чтобы понять, что происходит без белка, исследователи удалили TRF2 из мышечных стволовых клеток у мышей. Сначала мышцы выглядели нормально, но запас стволовых клеток постепенно сокращался. Клетки не погибали, что было неожиданно, учитывая эффекты потери TRF2 в других тканях, но утрачивали молекулярные признаки, позволяющие им функционировать как мышечные стволовые. После травмы поврежденные участки вместо здоровой мышечной ткани заполнялись жиром и рубцовой тканью. «Это полностью меняет представление о роли TRF2 в этих клетках, — заявила старший автор работы Фотини Муркиоти. — Потеря идентичности имеет серьезные последствия для возможности восстановления после травмы».

Команда также изучила TRF2 на мышиной модели миодистрофии Дюшенна. При удалении белка из мышечных стволовых клеток болезнь прогрессировала значительно быстрее: разрушение мышц усиливалось, а продолжительность жизни мышей сокращалась. Дальнейшие исследования показали, что TRF2 действует не только на концах хромосом. Он также связывается с регуляторными участками по всему геному, которые контролируют гены, необходимые для сохранения идентичности мышечных стволовых клеток. Многие из этих участков содержат вторичные структуры ДНК — G-квадруплексы, которые также изучаются как потенциальные мишени для противораковой терапии.

Открытие может помочь разгадать давнюю загадку: скелетные мышцы обладают исключительной регенерацией, однако рак мышечной ткани встречается редко. Понимание того, как мышечные стволовые клетки используют TRF2 иначе, чем клетки других тканей, может в будущем позволить стимулировать восстановление тканей без повышения риска рака. Муркиоти и ее коллеги сейчас изучают, может ли эта необычная функция TRF2 привести к новым подходам в лечении мышечной дистрофии, а также дать подсказки о биологии рака в более уязвимых тканях. Исследование поддержано Национальными институтами здравоохранения США.