Białko od dawna znane z ochrony końcówek chromosomów zostało przyłapane na drugiej pracy: utrzymywaniu komórek macierzystych mięśni, aby nie zamieniały się w tłuszcz i tkankę bliznowatą po urazie. Naukowcy z Perelman School of Medicine na University of Pennsylvania odkryli ten nieoczekiwany fuch, który może wskazywać na leczenie dystrofii mięśniowej, a nawet rzucić światło na biologię raka.

Badanie opublikowane w Science Advances ujawnia, że TRF2 – tradycyjnie tarcza telomerów – zachowuje również tożsamość genetyczną komórek macierzystych mięśni, umożliwiając im regenerację uszkodzonego mięśnia. „Przez lata TRF2 postrzegano jako białko, którego głównym zadaniem jest ochrona końców chromosomów przed uszkodzeniem lub zepsuciem” – powiedziała starsza autorka Foteini Mourkioti, doktor, profesor nadzwyczajny chirurgii ortopedycznej w Penn Medicine. „Ale zamiast po prostu chronić DNA, TRF2 wydaje się kluczowy dla regeneracji mięśni przez całe życie”.

W eksperymentach laboratoryjnych poziomy TRF2 rosły i spadały w starannie zaplanowanym tańcu, gdy komórki macierzyste mięśni przechodziły cykle odpoczynku, naprawy i odnawiania. Kiedy naukowcy usunęli TRF2 z komórek macierzystych mięśni u myszy, komórki nie umarły – co było zaskakującym zwrotem akcji – ale straciły swój molekularny czar. Zamiast odbudowywać zdrowy mięsień po urazie, uszkodzone obszary wypełniły się tłuszczem i tkanką bliznowatą. „To całkowicie zmienia nasze myślenie o roli TRF2 w tych komórkach” – powiedziała Mourkioti. „Utrata tożsamości ma poważne implikacje dla tego, czy powrót do zdrowia po urazie jest w ogóle możliwy”.

Fabuła zgęstniała, gdy zespół przetestował usunięcie TRF2 w mysim modelu dystrofii mięśniowej Duchenne’a. Choroba przyspieszyła, pogorszyło się niszczenie mięśni, a myszy umierały młodziej. Sekret białka? Nie tylko przesiaduje na końcach chromosomów; wiąże się również z regionami regulatorowymi w całym genomie, z których wiele zawiera drugorzędowe struktury DNA zwane G-kwadrupleksami – te same struktury, które są brane pod uwagę jako cele terapii przeciwnowotworowej.

„Odkryliśmy, że TRF2 działa poprzez te drugorzędowe struktury DNA, aby zachować tożsamość komórek macierzystych mięśni i utrzymać ich zdolność do naprawy uszkodzonych mięśni” – powiedziała Mourkioti. „To było całkowicie nieoczekiwane”.

Odkrycie może pomóc rozwiązać biologiczną zagadkę: mięśnie szkieletowe regenerują się niezwykle dobrze, a jednak mięsnie nowotworowe są rzadkie. Zrozumienie, jak komórki macierzyste mięśni wykorzystują TRF2 inaczej niż inne tkanki, może kiedyś pozwolić naukowcom na zwiększenie naprawy tkanek bez zapraszania raka. Mourkioti i współpracownicy badają obecnie, czy to niezwykłe wykorzystanie TRF2 może prowadzić do nowych metod leczenia dystrofii mięśniowej i wglądu w biologię raka.

Badania były wspierane przez granty z National Institutes of Health/National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (R01 DK123356, R01s CA174904, GM101149 i FDN-143330), a materiały zapewniła University of Pennsylvania School of Medicine.