Эффект бабочки генов и судьба стволовых клеток

Судьба стволовых клеток зависит от белка TRF1, который связывается с теломерами, но определяет изменения всего генома. Активность TRF1 не позволяет запустить механизм дифференцировки, а его истощение активирует клеточные программы.
Плюриопотентность это свойство стволовых клеток дифференцироваться во все типы клеток, кроме клеток внезародышевых органов. Механизмы, которые регулируют сохранение этого свойства или, напротив, запускают процесс дифференцировки, не были описаны прежде.
Словосочетание «эффект бабочки» часто используется в естественных науках для описания незначительного влияния на систему, которое может иметь огромные последствия, в том числе и в совершенно другом месте. Ученые испанского онкологического центра показали, что таким эффектом обладает белок TRF1 (фактор связывания повторов теломер 1), кодируемый одноименным геном.
Этот белок регулирует длинные некодирующие РНК, транскрибируемые с теломер, концевых участков хромосом, которые образованы тандемными повторами последовательности TTAGGG.  Эти некодирующие РНК (TERRA) модулируют рекрутирование белков группы поликомб в гены плюрипотентности и дифференцировки.  Белки группы поликомб являются эпигенетическими регуляторами, они ремодулируют хроматин, модифицируют гистоны, подавляют активность множества генов, программируя судьбу клетки. Таким образом, белок TRF1 регулирует связывание по всему геному репрессивных меток, которые вызывают обширные эпигенетические изменения, и приводят к клеточному дифференцированию.
Т.е. в присутствии белка TRF1 блокируется экспрессия TERRA и стволовые клетки сохраняют нативное состояние.  В отсутствии этого белка РНК теломерных повторов свободно экспрессируются, белки группы поликомб связываются с генами-мишенями, накапливаются рецессивные метки, изменяется транскрипционный  ландшафт, стволовая клетка превращается в специализированную.
Полученные результаты продемонстрировали,  что белок TRF1 способен поддерживать плюриопотентность, а также может перепрограммировать специализированные клетки, что является важным открытием для развития регенеративной медицины.

PMID: 31426913