Эпигенетические свойства плюрипотентных стволовых клеток
ES-клетки могут дифференцироваться в разные клеточные линии ( рис. 20.7 ). В какой мере эпигенетические механизмы поддерживают клетки в дифференцированном или недифференцированном состоянии? Очевидно, что существуют эпигеномные различия между недифференцированными ES-клетками, дифференцированными ES-клетками и соматическими клетками. Плюрипотентные клетки частично характеризуются гипердинамической пластичностью хроматина ( Meshorer et al, 2006 ). Делеция в ES-клетках Parp (poly-ADP ribosylase, поли-АДФ рибозилаза), которая участвует в контроле изменения гистоновых меток, приводит с низкой частотой к трансдифференцировке в клетки трофобласта. Это предполагает, что гистоновые маркеры необходимы для поддержания идентичности ES-клеток ( Hembergeret al., 2003 ). Для этого необходимо также ДНК метилирование , поскольку сильная потеря ДНК метилирования приводит к частичному блокированию способности ES-клеток к дифференцировке, а те, которые дифференцируются, экспрессируют маркеры ткани трофэктодермы ( Jackson et al., 2004 ).
Поддержание плюрипотентности ES-клеток зависит от транскрипционных факторов Oct4 , Nanog и Sox2 ( Boyer et al., 2005 ; Loh et al., 2006 ). Дифференцировка ES клеток in vitro характеризуется подавлением транскрипции плюрипотентных генов, которые репрессированы во всех соматических тканях. Для их молчания важное значение имеют эпигенетические механизмы: промотор Oct4, например, накапливает при дифференцировке репрессивные гистоновые модификации и ДНК метилирование ( Feldman et al., 2006 ). Утрата ДНК метилирования, например, в эмбрионах с нокаутом Dnmt1 приводит к репрессии Oct4 при дифференцировке ( Feldman et al., 2006 ).
ES-клетки и их дифференцированные производные служат моделью эпигенетической регуляции инактивации X хромосомы. В женских ES-клетках и ICM Xist ген инактивирован и имеются две активные X хромосомы. При дифференцировке in vitro Xist на одной из X хромосом активируется, Xist РНК начинает "покрывать" эту хромосому в положении cis , в результате чего на сопутствующей хромосоме происходит "молчание" генов, аккумуляция репрессивных гистоновых модификаций и метилирование ДНК ( Heard, 2004 ).
Другие плюрипотентные клетки тоже могут быть переведены в культуру, но их эпигенетические свойства охарактеризованы меньше, чем у ES-клеток. Однако из исследований эпигенетической инактивации X хромосомы известно, что в женских TS-клетках имеется отцовская инактивированная X хромосома, содержащая репрессивные гистоновые метки ( Huynh and Lee, 2003 ). Женские XEN-клетки тоже имеют отцовскую X хромосому, которая инактивирована ( Kunath et al., 2005 ).
Плюрипотентные клеточные линии получают также из примордиальных половых клеток ( PGC ) либо в период их миграции в эмбрионе (Е8-Е10.5), либо после того, как они оказываются в эмбриональных гонадах (E11.5- Е13.5) ( рис. 20.8 ) ( Matsui et al, 1992 ). PGG на стадии развития Е8.5- 12.5 подвергаются обширному эпигенетическому репрограммированию, включая ДНК метилирование импринтных генов и других последовательностей в геноме ( Haikova et al., 2002 ; Lee et al., 2002 ). Большинство EG линий подвергается стиранию метилирования ДНК в импринтных генах и других последовательностях и это изменяет их потенциал развития, что обнаруживается при образовании химер ( Tada et al., 1998 ). Пока неясно, имеются ли эпигенетические различия между эндогенными PGG и культивируемыми in vitro EG клетками, подобные тем, которые, как предполагается, существуют между ICM и ES -клетками.
