Мышцы получили "инструкцию на ремонт": найден ключ к восстановлению поврежденных волокон

Белок TRF2, который традиционно считался лишь "колпачком" для защиты кончиков хромосом, играет критическую роль в восстановлении мышечной ткани. Исследователи из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете обнаружили, что этот протеин управляет судьбой мышечных стволовых клеток, позволяя им сохранять способность к регенерации. Открытие, опубликованное в журнале Science Advances, меняет представление о биологии мышечной дистрофии и может объяснить, почему в мышцах редко развиваются онкологические заболевания.

Ученые выяснили, что TRF2 выполняет в мышечных стволовых клетках гораздо более сложную работу, чем простая защита ДНК. Он выступает в роли хранителя генетических инструкций, которые определяют специализацию клеток. Без этого белка клетки "забывают" свою идентичность и теряют способность восстанавливать поврежденные волокна.

"Многие годы TRF2 рассматривали как белок, чья основная задача — оберегать концы хромосом от повреждений или коррозии. Однако наши данные показывают, что он является ключевым звеном в процессе регенерации мышц на протяжении всей жизни", — объяснил врач-невролог, специалист по заболеваниям мышечной и нервной системы Артём Синицын.

Утрата клеточной памяти

В норме мышечные стволовые клетки находятся в состоянии покоя до момента травмы. После повреждения они активируются, начинают делиться и отстраивать разрушенный участок, после чего часть из них снова "засыпает", создавая резерв на будущее. Эксперименты показали, что уровень белка TRF2 в клетках меняется строго по графику: он то растет, то падает, синхронизируясь с фазами отдыха, ремонта и самообновления.

Когда исследователи удалили TRF2 из стволовых клеток лабораторных мышей, произошел неожиданный сбой. Клетки не погибли, что обычно случается при потере этого белка в других тканях, но они перестали быть мышечными. В результате после травм вместо здоровой ткани на месте повреждения начали накапливаться жир и рубцы.

Связь с генетикой и раком

Дальнейшее изучение показало, что белок работает не только на концах хромосом (теломерах). Он прикрепляется к регуляторным участкам генома, которые управляют генами идентичности. Эти участки часто содержат сложные структуры, называемые G-квадруплексами. Сейчас их активно изучают как мишени для противоопухолевой терапии.

Тот факт, что мышечные клетки используют TRF2 для поддержания своих функций, может объяснить биологический парадокс: почему скелетные мышцы обладают феноменальной способностью к обновлению, но при этом крайне редко поражаются раком. Ученые надеются, что понимание этого механизма поможет стимулировать восстановление тканей без риска спровоцировать бесконтрольный рост клеток.

"Понимание того, как TRF2 взаимодействует с геномом при мышечной дистрофии Дюшенна, открывает путь к новым методам терапии. Это дает шанс замедлить прогрессирование болезни, которая сегодня считается одной из самых тяжелых в детской неврологии", — подчеркнул Артём Синицын.

Исследование продолжается. В планах команды Пенсильванского университета — проверить, можно ли воздействовать на этот белок для лечения дистрофий и поиска новых способов борьбы с опухолями в других, более уязвимых тканях организма.