Раскрыт механизм активации стволовых клеток скелетных мышц при их регенерации
Исследователи из Гонконгского университета науки и технологии (HKUST) обнаружили конструктивную роль белка в активации стволовых клеток скелетных мышц для восстановления мышц после повреждения, заложив основу для дальнейшего изучения механизмов перехода стволовых клеток из состояния покоя в состояние активации и регенерации мышц на основе стволовых клеток.
Стволовые клетки скелетных мышц, или клетки-сателлиты (СК), незаменимы для восстановления поврежденных мышц и являются ключевыми мишенями для лечения мышечных заболеваний. В здоровой, неповрежденной мышце эти резервные стволовые клетки находятся в состоянии покоя, спящем состоянии, чтобы сохранить резидентный пул стволовых клеток для будущего восстановления мышц. Когда происходит повреждение мышцы, эти покоящиеся стволовые клетки быстро "просыпаются", вырабатывая достаточное количество мышечных клеток-предшественников для создания новой мышцы.
Несмотря на то, что переход мышечных стволовых клеток из состояния покоя в состояние активации является важнейшим этапом регенерации мышц, этот процесс остается неуловимым, а понимание учеными его механизма и истинной протеомной сигнатуры СК в состоянии покоя - информации обо всем наборе белков - ограничено.
Недавно, используя метод перфузии всей мыши, разработанный в собственной лаборатории для получения истинных СК, находящихся в состоянии покоя, для анализа с помощью масс-спектрометрии, команда ученых из HKUST обнаружила, что регулирующий белок CPEB1 играет важную роль в перепрограммировании трансляционного ландшафта в СК, тем самым побуждая клетки к активации и пролиферации.
"В нашем исследовании мы обнаружили несоответствие между протеомом и транскриптомом СК во время их активации, что свидетельствует о наличии посттранскрипционной регуляции", - сказал профессор Том Чунг, ведущий исследователь группы и доцент кафедры наук о жизни S H Ho в HKUST. "Наш анализ показывает, что уровень белка CPEB1 низок в спокойных СК, но повышен в активированных СК, причем потеря CPEB1 задерживает активацию СК".
В ходе последующего анализа последовательности иммунопреципитации РНК и протеомного анализа CPEB1-knockdown исследователи обнаружили, что фосфорилирование CPEB1 регулирует экспрессию важнейшего миогенного фактора MyoD - белка, участвующего в развитии скелетных мышц - путем нацеливания некоторых последовательностей, найденных в трех первичных нетранслируемых областях (3'UTR) транскрипта целевой РНК для активации СК.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
"Это означает, что манипуляции с уровнем или фосфорилированием CPEB1 могут увеличить пролиферацию СК для создания достаточного количества миогенных клеток-предшественников для восстановления мышц, что может стать потенциальной терапевтической мишенью для восстановления мышц у пожилых людей", - отметил профессор Чунг, добавив, что полученные результаты будут играть фундаментальную роль в данной области, поскольку ученые продолжают более всесторонне изучать механизмы выхода из состояния покоя стволовых клеток и восстановления тканей на основе стволовых клеток.
Следующим этапом исследований команды станет оценка регенерации мышц in vivo у мышей с нокаутом CPEB1 для дальнейшего укрепления роли CPEB1 в регенерации мышц, опосредованной СК.
"Кроме того, используя высокопроизводительный скрининг, мы сможем обнаружить соединения, способные повысить экспрессию белка CPEB1 для ускорения регенерации мышц", - сказал профессор Чунг.
