Без активных форм кислорода стволовые клетки не смогли поделиться и совершили суицид

Активные формы кислорода (АФК) — продукты нормального внутриклеточного метаболизма. Они выполняют сигнальную функцию и, как следствие, регулируют жизнедеятельность клетки: дифференцировку, гибель и прочее. Это происходит за счет локального окисления участков белков-ферментов, в результате чего те активируются или, напротив, останавливают свою работу.

Участие АФК в протекании клеточного цикла (от подготовки к делению до собственно деления) показано для многих стволовых клеток, дающих начало строго определенным тканям организма. Однако для плюрипотентных, способных превратиться в любые специализированные клетки, механизмы действия таких веществ остаются неоднозначными, как и их метаболизм. В своей новой работе санкт-петербургские исследователи из Института цитологии РАН изучили влияние АФК на разные стадии жизненного цикла.

Эксперименты с эмбриональными стволовыми клетками человека показали, что содержание активных форм кислорода в них колеблется, достигая своего максимума в момент перехода от удвоения ДНК к делению. Если в это время добавить антиоксиданты, удаляющие АФК, процесс пройдет успешно, хотя синтез нуклеиновой кислоты осложнится. А вот такое же воздействие в фазу начального роста, когда молодая клетка после деления начинает накапливать ресурсы, приводит к невозможности удвоения ДНК. Кроме этого, увеличивается количество повреждений наследственного материала, и клетка вместо деления идет по пути самоубийства. Интересно, что аналогичные процессы происходят и у дифференцированных потомков этой линии.

Результаты работы позволяют по-новому взглянуть на особенности окислительно-восстановительного гомеостаза плюрипотентных стволовых клеток.