Белок TRF2 оказался ключевым для восстановления мышц
Исследователи из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете выяснили, что белок TRF2, ранее известный защитой концов хромосом, необходим мышечным стволовым клеткам для сохранения идентичности и восстановления тканей. Без него поврежденные мышцы зарастают жиром и рубцами.
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.
