Zvětšit obrázek

Nerovné dělení proteinu NUMB
Modrou barvou jsou označena jádra nově vznikajících buněk, červená ukazuje protein, který se rozděluje symetricky u kmenových i normálních buněk, NUMB je obarven nazeleno.

Úkolem dospělých kmenových buněk je obnovovat opotřebené tkáně organismu a zároveň udržovat dostatečnou zásobu sama sebe, aby i v budoucnu bylo možné průběžně nahrazovat vrstvy kůže, střevní výstelku, ale třeba i zabezpečit produkci nových spermií. Představujeme si, že tak činí mechanismem asymetrického dělení – kmenová buňka se umí rozdělit tak, že jedna dceřiná buňka zůstane kmenová a druhá se vydá na cestu specializace. Jak je nerovné dělení zařízeno ovšem není zcela jasné. 

Ze studií na raných embryích víme, že už v buněčné cytoplazmě vajíček jsou některé látky rozmístěny nerovnoměrně. Když se embryo rýhuje, dostávají dceřiné buňky různá věna, podle toho, za které polokoule mateřské buňky vznikly. Tato věna pak určují jejich další osud ve vývoji.

Zvětšit obrázek

Předávání nesmrtelné DNA
V první fázi experimentu vědci označili červeně DNA mateřské satelitní buňky, v dalších fázích značili nově vznikající DNA zeleně. Levá část obrázku ukazuje běžnou situaci, kdy se DNA řetězce rozdělují do dceřiných buněk náhodně. V pravé části schématu vidíme, že se chromozomy s červeným vláknem drží při sobě.

Francouzský tým vedený Shahragimem Tajbakhshem zachytil a nafilmoval podobný děj u tzv. satelitních buněk kosterního svalu. Satelitní buňky jsou považovány za příklad dospělých kmenových buněk, jejich úloha je nahrazovat poškozená svalová vlákna. Výzkumníci si vytipovali pro svoje pokusy protein NUMB, který obarvili fluorescenční značkou. Celou sérií pokusů in vitro, ale i na živých myších ověřili, že při dělení satelitních buněk NUMB zůstává přednostně v buňce, která bude pokračovat jako kmenová. Funkce proteinu není ještě známá, ale už o něm můžeme mluvit, jako tom, co si kmenové buňky nechávají a co budoucí specialistky nezdědí.

Hlavním přínosem studie, publikované v červnu v časopise Nature Cell Biology, je, že se podívala ještě na jádra buněk a našla důkazy o nespravedlivém dělení i zde. Bylo ovšem třeba zachytit děje jen a právě při druhém dělení – tedy dělení „dcer“ na „vnučky“. Ale hezky popořadě. Před každým dělením musí buňka zdvojit svoji genetickou informaci. Udělá to tak, že rozmotá dvoušroubovice svých chromozomů a jednotlivá vlákna použije jako základ nových – výsledkem je molekula DNA s jedním originálním vláknem a jedním nově vytvořeným. Dceřiné buňky shodně získají chromozomy tvořené těmito směsnými dvojvlákny, asymetrie se projeví až o generaci dál. Před dalším dělením dcery  rozpletou svoje dvoušroubovice a doplní je novými vlákny. Vnučkám pak rozdělí chromozómy rafinovaně. Jedna vnučka dostane chromozómy tvořené novějším a úplně novým vláknem a vydá se po vývojové cestě specializace. Druhá vnučka získá chromozóm s jedním vláknem úplně novým a jedním po babičce.

Zvětšit obrázek

Společná segregace NUMB a nesmrtelné DNA
Černobílý obrázek ukazuje dělící se buňku. Pohled fluorescenčním mikroskopem odhaluje, že horní buňka bude pokračovat jako kmenová, zatímco dolní buňka se vydá na cestu specializace.

Jsme zvyklí považovat nové věci za ty skvělé a staré odhazovat, ale u DNA je to spíš jako s archivním vínem – cenný chromozóm je právě ten s původním vláknem, které nestačilo při stálém přepisování nasbírat chyby. Zajímavé a fascinující je to, že zatímco při běžném dělení získají vnučky originální a nakopírovaná vlákna náhodně, u kmenových buněk všechny chromozomy s babičkovským vláknem jdou společně do stejné buňky. Jako šlehačka nakonec pak přichází zjištění, že protein NUMB a staré vlákno DNA se separují víceméně stejně.

Vypadá to, že kmenové buňky pečlivě střeží originální DNA a hlídají, aby se zbytečně časem neznehodnotila, nesmrtelné vlákno se předává generacemi jako poklad. Shahragim Tajbakhsh k tomu říká: „Myšlenka nesmrtelného vlákna DNA je stará tři desetiletí, nicméně našemu týmu se poprvé povedlo přinést přímý důkaz o tom, že tento jev existuje.“ Jak kmenové buňky separaci starých chromozomů zařizují? Chrání si nesmrtelnou DNA i dalšími způsoby? Umí to i další typy buněk? Co embryonální kmenové buňky? Zásadní objevy se vyznačují tím, že staví pevné základy, ze kterých vyrůstají trsy nových otázek, zdá se, že v Paříži jeden takový základ položili.    

Zdroj: Nature Cell Biology