Эмбриональные клетки гадают на генетическом шуме

На самых первых этапах специализации клетки зародыша выбирают свою судьбу, включая и выключая у себя самые разные гены.

Хотя мы говорим, что у эмбриональных клеток нет никакой заботы, кроме как постоянно делиться, и никакой специализации у них тоже нет, все же они отличаются друг от друга. И различия между ними появляются уже на самых ранних этапах эмбрионального развития.

В перспективе разные типы стволовых клеток зародыша дадут начало тканям и органам: эпителию, крови, мозгу с его бесчисленными нейронами и т. д. – все это произойдет по клеточным меркам еще нескоро, и путь специализации будет весьма долог, но начинается он, повторим, очень и очень рано. Еще до имплантации зародыша в стенку матки его клетки уже успевают разделиться на два сорта, а затем эмбрион только и делает, что растет да дифференцируется: разные его части приобретают характерные особенности, функции и т. д.

Понятно, что когда клетка хочет стать отличной от своих соседок, она меняет активность генов. Для разных функций нужны разные гены, так что клетки, выполняющие одинаковую роль, будут похожи и по генетической активности: у них будут работать примерно одни и те же гены, а другие же гены, наоборот, клетки отключат.

Хишам Мохаммед (Hisham Mohammed) и его коллеги из Бабрахамского института в Кембридже обнаружили, что когда эмбриональные клетки решают, кем им быть, то это вовсе не означает, что они вместе и дружно выключают у себя одни и те же гены и включают другие. Напротив, перед очередным этапом дифференцировки клетки включают и выключают что ни попадя, выбирая из генетического шума, что нужно, а что не нужно. И никакого соответствия в генетической активности между клетками тут нет; выбирая свою судьбу, они «шумят» несогласованно, включая и выключая гена в индивидуальном порядке, не оглядываясь на соседей.

Выяснить это удалось с помощью методов индивидуального секвенирования РНК: как известно, активность генов можно оценить по количеству молекул-посредников РНК, которые синтезируются на ДНК, и сейчас мы можем проанализировать состав таких РНК в одной-единственной клетке. И вот разнообразие РНК наглядно продемонстрировало тот кажущийся беспорядок, который царит в молекулярной кухне эмбриональной клетки перед очередным шагом в ее специализации.