Работа имеет значение в двух областях. При лечении рака желательно ингибировать пролиферацию клеток. Но для выращивания взрослых стволовых клеток для трансплантации жертвам травм или заболеваний было бы желательно поддерживать пролиферацию до тех пор, пока не будет произведено достаточное количество клеток для создания пригодного для использования органа или ткани.

Исследование дает исследователям представление о том, как можно контролировать эти два конкурирующих процесса. Исследование было проведено в Институте Хормела университета в Остине, штат Миннесота, с использованием стволовых клеток мыши. Исследователи во главе с исполнительным директором института Хормела Зиганг Донгом и заместителем директора Энн М. Боде опубликовали отчет в журнале Nature Structure and Molecular Biology.

"Это прорывное исследование, которое обеспечивает молекулярную основу для развития регенеративной медицины", - сказал Донг. "Это исследование поможет в разработке лекарств следующего поколения, которые сделают возможным восстановление и регенерацию организма после повреждения такими факторами, как рак, старение, болезни сердца, диабет или паралич, вызванный травматическим повреждением".

Механизм основан на белке под названием Klf4, который содержится в эмбриональных стволовых клетках и деятельность которого включает в себя поддержание деления и пролиферации этих клеток, а не дифференцировку. То есть Klf4 поддерживает характер стволовых клеток; этот процесс называется самообновлением. Исследователи обнаружили, что два фермента, называемые ERK1 и ERK2, инактивируют Klf; это позволяет клеткам начать дифференцироваться во взрослые клетки.

Два фермента являются частью "бригады сигналов", которая запускается, когда химический мессенджер поступает извне эмбриональных стволовых клеток. Химические сообщения передаются внутрь клеток, в результате чего, среди прочего, два фермента начинают действовать.

Исследователи также обнаружили, как ферменты контролируют Klf4. Они присоединяют к Klf4 небольшую молекулу - фосфат, состоящий из фосфора и кислорода. Этот "ярлык" помечает его для разрушения клеточным механизмом, который перерабатывает белки.

Кроме того, они обнаружили, что подавление активности двух ферментов позволяет стволовым клеткам поддерживать их самообновление и противостоять дифференцировке. В совокупности их результаты рисуют картину ферментов ERK1 и ERK2 как основных игроков, определяющих будущее эмбриональных стволовых клеток - и, возможно, раковых клеток, чей быстрый рост отражает поведение стволовых клеток.

Klf4 является одним из нескольких факторов, используемых для перепрограммирования определенных клеток кожи взрослого человека в форму стволовых клеток, называемых iPS (индуцированные плюрипотентные стволовые клетки), которые ведут себя аналогично эмбриональным стволовым клеткам. Кроме того, многие исследования показали, что Klf4 может либо активировать, либо подавлять функционирование генов и, в определенных контекстах, действовать либо как онкоген (который способствует развитию рака), либо как супрессор опухоли. Учитывая эти и их собственные результаты, представленные здесь, исследователи Института Хормела предполагают, что программа самообновления раковых клеток может напоминать программу эмбриональных стволовых клеток.

"Хотя функции Klf4 при раке противоречивы, в нескольких отчетах предполагается, что Klf4 участвует в развитии рака у человека", - сказал Боде.