При инфекциях система кроветворения переходит из нормального режима в аварийный. Это улучшает защиту от патогенов. Ученые из Немецкого центра исследования рака обнаружили эпигенетический переключатель в стволовых клетках крови и клетках-предшественниках мышей, который может вызвать переключение с одного режима на другой.
Если в организме запускается аварийная программа кроветворения, это сигнализирует о состоянии тревоги иммунной системы и служит двум различным целям: По сравнению с кроветворением в «нормальном режиме» аварийная программа приводит к повышенному восполнению иммунных клеток, которые расходуются во время инфекции или воспаления. Кроме того, экстренная программа переводит всю иммунную систему в предварительную активацию, что помогает быстрее избавиться от инфекции.
Характерными чертами аварийной программы являются, например, повышенная скорость деления стволовых клеток крови и сдвиг баланса зрелых лейкоцитов в пользу миелоидных клеток (макрофагов и гранулоцитов). Обычно экстренная программа запускается типичными молекулярными компонентами патогенов или провоспалительными веществами-мессенджерами, такими как определенные интерфероны.
Но что происходит в стволовых клетках крови и клетках-предшественниках ? Есть ли переключатель сотовой связи, который запускает аварийную программу? Ученые во главе с Николаусом Дитлайном и Хансом-Реймером Родевальдом из Немецкого центра исследования рака нацелились на конкретную эпигенетическую модификацию, сокращенно H2Bub1.
Он участвует в включении генов, активируемых интерфероном в результате вирусной инфекции и важных для от инфекции. Модификация, которая прикрепляется к упаковочным белкам ДНК, гистонам, снова удаляется ферментом USP22.
Могут ли H2Bub1 и USP22 быть искомым переключателем, запускающим аварийную программу в стволовых клетках крови? Исследователи под руководством Родевальда исследовали это на мышах, в стволовых клетках крови которых USP22 был генетически отключен. У этих животных экстренная программа кроветворения со всеми ее ключевыми особенностями выполнялась без какой-либо обнаруживаемой инфекции или повышения уровня интерферона.
Генетически модифицированные животные лучше боролись с инфекцией, вызванной бактерией Listeria monocytogenes, чем нормальные мыши. Кроме того, важные клетки-мусорщики в их крови, нейтрофильные гранулоциты, более успешно поглощали бактерии.
Как и ожидалось, генетический материал в клетках крови генно-модифицированных животных также содержал значительно больше эпигенетических модификаций H2Bub1. «Повышение уровня H2Bub1, по-видимому, является тревожной кнопкой, которая заставляет иммунную систему в режим ожидания. В частности, это переводит врожденную иммунную защиту, которая особенно важна при первоначальном контакте с патогеном, в состояние повышенной готовности», — говорит Николаус Дитляйн, первый автор настоящей публикации. USP22, удаляющий модификацию H2Bub1, отключает тревогу у нормальных животных.
H2Bub1 и USP22 также обнаружены в клетках человека и, согласно текущим исследованиям, выполняют там функции, сравнимые с мышами.
Ханс-Реймер Родевальд говорит: «На мышах мы смогли показать, что эпигенетическая модификация улучшает защиту от инфекции . Однако то, как потеря USP22 влияет на человеческие гемопоэтические стволовые клетки и клетки-предшественники, до сих пор неизвестно и теперь должно быть исследовано. USP22 с помощью лекарств, возможно, однажды поможет улучшить иммунную защиту от патогенов. Однако пока это все еще не доказано и нуждается в проверке в дальнейших исследованиях».
