Белок, давно известный защитой кончиков хромосом, был пойман на второй работе: он не дает стволовым клеткам мышц превращаться в жир и рубцовую ткань после травмы. Исследователи из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете раскрыли эту неожиданную подработку, которая может указать путь к лечению мышечной дистрофии и даже пролить свет на биологию рака.

Исследование, опубликованное в Science Advances, показывает, что TRF2 — традиционно щит теломер — также сохраняет генетическую идентичность мышечных стволовых клеток, позволяя им восстанавливать поврежденные мышцы. «Годами TRF2 рассматривался как белок, чья основная работа — защищать концы хромосом от повреждений или порчи», — сказал старший автор Фотини Муркиоти, доктор философии, доцент ортопедической хирургии в Penn Medicine. «Но вместо простой защиты ДНК, TRF2, по-видимому, является ключом к регенерации мышц на протяжении всей жизни».

В лабораторных экспериментах уровни TRF2 поднимались и падали в тщательно синхронизированном танце, когда мышечные стволовые клетки циклически переходили между состояниями покоя, восстановления и обновления. Когда исследователи удалили TRF2 из мышечных стволовых клеток у мышей, клетки не умерли — поворот, который противоречил ожиданиям, — но они потеряли свою молекулярную харизму. Вместо восстановления здоровой мышцы после травмы поврежденные участки заполнялись жиром и рубцовой тканью. «Это полностью меняет наше представление о роли TRF2 в этих клетках», — сказала Муркиоти. «Потеря идентичности имеет серьезные последствия для того, возможно ли вообще восстановление после травмы».

Сюжет закрутился, когда команда проверила удаление TRF2 на мышиной модели миодистрофии Дюшенна. Болезнь ускорилась, разрушение мышц усилилось, и мыши умерли моложе. Секрет белка? Он не просто тусуется на концах хромосом; он также связывается с регуляторными областями по всему геному, многие из которых содержат вторичные структуры ДНК, называемые G-квадруплексами — те же структуры, которые рассматриваются как мишени для терапии рака.

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

Открытие может помочь разгадать биологическую загадку: скелетные мышцы замечательно регенерируют, однако рак мышц редок. Понимание того, как мышечные стволовые клетки используют TRF2 иначе, чем другие ткани, однажды может позволить исследователям усилить восстановление тканей, не провоцируя рак. Муркиоти и ее коллеги сейчас изучают, может ли это необычное использование TRF2 привести к новым методам лечения мышечной дистрофии и пониманию биологии рака.

Исследование было поддержано грантами Национальных институтов здравоохранения/Национального института артрита, скелетно-мышечных и кожных заболеваний (R01 DK123356, R01s CA174904, GM101149 и FDN-143330), материалы предоставлены Медицинской школой Пенсильванского университета.