Ученые выяснили, как белок TRF2 предотвращает превращение поврежденных мышц в жир и рубцовую ткань

Ученые из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете обнаружили, что белок TRF2, известный своей ролью в защите концов хромосом, также играет неожиданно важную роль в восстановлении мышечной ткани. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показало, что TRF2 помогает стволовым клеткам мышц сохранять свою идентичность и способность к регенерации после повреждений.

«Долгое время TRF2 рассматривался как белок, основная задача которого — защита концов хромосом от повреждений, — отметил старший автор исследования Фотини Муркиоти, доцент кафедры ортопедической хирургии Penn Medicine. — Но вместо простой защиты ДНК, TRF2, по-видимому, является ключом к регенерации мышц на протяжении всей жизни».

В ходе лабораторных экспериментов исследователи удалили TRF2 из стволовых клеток мышц лабораторных мышей. Хотя изначально мышцы животных выглядели нормально, их запас стволовых клеток постепенно сокращался. Клетки не погибали, как можно было бы ожидать, а теряли молекулярные характеристики, позволявшие им функционировать как мышечные стволовые клетки.

Эта потеря идентичности имела серьезные последствия после травмы: вместо восстановления здоровой мышечной ткани в поврежденных областях накапливались жир и рубцовая ткань. «Это полностью меняет наше представление о роли TRF2 в этих клетках, — заявила Муркиоти. — Потеря идентичности имеет серьезные последствия для возможности восстановления после травмы».

В модели мышечной дистрофии Дюшенна удаление TRF2 из мышечных стволовых клеток приводило к значительно более быстрому прогрессированию заболевания: дегенерация мышц становилась более тяжелой, а продолжительность жизни мышей сокращалась.

Дальнейшие исследования показали, что TRF2 не работает исключительно на концах хромосом. Он также связывается с регуляторными областями генома, которые контролируют гены, необходимые для сохранения идентичности мышечных стволовых клеток. Многие из этих областей содержат вторичные структуры ДНК, известные как G-квадруплексы, которые также изучаются как потенциальные мишени для терапии рака.

«Мы обнаружили, что TRF2 работает через эти вторичные структуры ДНК, чтобы сохранить идентичность мышечных стволовых клеток и поддерживать их способность восстанавливать поврежденные мышцы, — пояснила Муркиоти. — Это было совершенно неожиданно».

Открытие может помочь ученым в решении давней загадки: скелетные мышцы обладают исключительной способностью к регенерации, однако рак, начинающийся в мышечной ткани, встречается относительно редко. Понимание того, как мышечные стволовые клетки используют TRF2 иначе, чем клетки других тканей, может в будущем помочь стимулировать восстановление тканей без повышения риска развития рака. Исследователи уже изучают, могут ли эти данные привести к новым подходам в лечении мышечной дистрофии.