Внутренняя часть мочевого пузыря покрыта специальной оболочкой эпителиальных клеток, называемой уротелием, которая функционирует как саморегенерирующийся барьер для мочи. Тонкий баланс между восстановлением уротелиальной ткани и специализацией нарушается при хронических заболеваниях мочевого пузыря.
В исследовании, проведенном Йоркским университетом в сотрудничестве с Институтом Эрлхэма (EI) и опубликованном в журнале Nature’s Cell Death and Differentiation, используются выращенные в лаборатории нормальные уротелиальные клетки человека для изучения процесса формирования мочевого барьера.Клетки тела несут один и тот же генетический код в форме ДНК, но эпигенетическое программирование означает, что разные наборы генов используются для создания разных специализированных тканей. Какие гены активны в конкретной ткани, частично решают белки, называемые факторами транскрипции (TF) 1, которые связываются вдоль ДНК и контролируют включение или выключение генов.Исследовательская группа Йорка ранее показала, что уротелиальные клетки человека можно выращивать как неспециализированные клетки в лаборатории, чтобы сформировать функциональный барьер.
Они обнаружили, что некоторые важные гены, участвующие в этом процессе, кодируют белки ТФ, но предположили, что все ТФ действуют вместе и в одном направлении.Используя биоинформатический подход для картирования связывания ТФ с ДНК, Институт Эрлхэма обнаружил, что ТФ на самом деле организованы в более сложный или неиерархический паттерн, где некоторые могут даже конкурировать за связывание с одними и теми же участками ДНК на разных стадиях развития клетки. процесс специализации.Ведущий автор исследования, профессор Дженнифер Саутгейт, директор отделения молекулярного канцерогенеза Джека Берча (JBUMC) факультета биологии Йоркского университета, сказала: «Используя экспериментальные методы, чтобы заглушить отдельные гены TF, мы подтвердили, что TF взаимодействуют, чтобы определить становятся ли клетки специализированными или неспециализированными.В частности, мы показали, что один TF (названный P63) является доминирующим в неспециализированных клетках.«Это может показаться эзотерическим, но на самом деле важно понимать этот процесс, в частности, какие факторы транскрипции связываются, где и когда, поскольку эта информация дает ключ к манипулированию стволовыми клетками или клетками-предшественниками для формирования полностью функциональных тканей для использования в восстановительной медицине.
«Это понимание того, как TF влияют на решения о специализации клеток, также поможет направить поиск лекарств, которые могут трансформировать состояния уротелиальных клеток в качестве терапевтического варианта».Доктор Джанет Хиггинс из Swarbreck Group в Институте Эрлхэма, которая руководила биоинформатическим анализом исследования, сказала: «Используя специальные стратегии на основе секвенирования и платформы нового поколения в рамках нашей группы платформ и конвейеров под руководством Лоуренса Персиваля-Олвина, мы работали вместе. с отделением Джека Берча (JBU), чтобы изучить всестороннее действие различных ТФ по всему уротелиальному геному путем картирования их активности связывания с белками вдоль ДНК ».Уротелиальные эксперименты были разработаны и проведены доктором Карлом Фишвиком в рамках его докторской диссертации в Йоркском университете с использованием моделей нормальных уротелиальных клеток человека (NHU), разработанных в JBU.
На основе полученных данных EI смог идентифицировать факторы транскрипции и динамику хроматина (белок / соединение ДНК), приводящую к дифференцировке клеток, некоторые из которых были подтверждены в дальнейших экспериментах в JBU.Доктор Фишвик сказал: «Ключевым открытием было то, что сайты связывания для различных факторов транскрипции часто были совместно расположены вдоль генома. Это означает, что факторы транскрипции могут либо конкурировать, либо сотрудничать за связывание с одними и теми же участками ДНК.
Это может объяснить, как клетки созревают в ткани по мере изменения факторов транскрипции. Наши эксперименты также показывают, что, если конкретный фактор транскрипции чрезмерно представлен или отсутствует, это может изменить баланс экспрессии генов в клетке и привести к заболеванию ».