Il segno epigenetico guida le cellule staminali verso il loro destino

Non tutte le cellule staminali sono bramme completamente in bianco. Alcuni, conosciuto come cellule staminali adulte, già parzialmente hanno abbracciato i loro destini e sono capaci di diventare soltanto celle di un tipo particolare di tessuto.

Così come queste cellule staminali tessuto-specifiche limitano il loro destino? Nella ricerca da comparire nell'emissione del 20 marzo della cella, gli scienziati alla Rockefeller University hanno scoperto un meccanismo di controllo del gene che guida lo sviluppo e la differenziazione delle cellule staminali di interfaccia epidermiche negli embrioni del mouse ed hanno indicato che questo meccanismo tempera lo sviluppo della barriera di interfaccia.

Il lavoro, piombo da Elaine Fuchs, testa del laboratorio di biologia cellulare e di sviluppo mammiferi e prima autore Elena Ezhkova, un postdoc in laboratorio, punti culminanti le interazioni fra i regolatori genetici ed epigenetici in cellule staminali embrionali dell'interfaccia e come queste interazioni cambiano mentre le cellule staminali cominciano il trattamento di specializzazione. I risultati egualmente forniscono le comprensioni che potrebbero piombo ad avanzamento terapeutico nella cura degli infanti prematuramente sopportati che ancora completamente non hanno formato l'interfaccia.

L'interfaccia è composta di due parti di principio. Il fondo 90 per cento è conosciuto come il derma; i 10 per cento esterno sono l'epidermide. L'epidermide è composta di livello interno (conosciuto come il livello basale) di divisione delle celle che provoca circa 10 livelli differenziati, l'esterno di quale è la nostra superficie dell'organismo. “Contrariamente alle cellule staminali embrionali, che possono fare tutte le celle dell'organismo, le cellule staminali epidermiche limitano le loro opzioni a fare appena questi 10 livelli di differenziazione,„ spiega Fuchs, che è egualmente Rebecca C. Lancefield professore a Rockefeller e ad un ricercatore di Howard Hughes Medical Institute.

Le bugne quanto a come le cellule staminali epidermiche limitano il loro destino hanno cominciato ad emergere quando Ezhkova ha profilato il trucco molecolare del livello basale dell'epidermide ed ha confrontato alla differenziazione mette a strati. Mentre le cellule staminali dell'interfaccia hanno cominciato a differenziarsi, un complesso delle proteine (complesso del repressore del polycomb) che limita l'accesso ai geni ha fatto diminuire la loro espressione mentre un fattore di trascrizione (AP1), che attiva i geni, ha aumentato la sua espressione.

Delle cinque proteine principali che compongono il complesso del repressore del polycomb, Ezhkova ha messo a fuoco su un enzima chiamato Ezh2. Lungamente è stato conosciuto che Ezh2 impedisce le celle i segmenti della lettura dei cromosomi aggiungendo una piccola modifica che funge da un morsetto molecolare al gene e fisicamente blocca i fattori di trascrizione dall'accedere a loro. La ricerca passata aveva indicato che Ezh2 ha bloccato l'accesso ai geni di differenziazione dell'interfaccia in cellule staminali embrionali, ma il suo ruolo in cellule staminali dell'interfaccia non era stato esplorato mai in un animale vivo.

Lavorando con Alexander Tarakhovsky, la testa del laboratorio della segnalazione del linfocita a Rockefeller, il gruppo di Fuchs è cresciuto mouse con e senza Ezh2 ed ha trovato che i mouse senza nascevano con interfaccia più spessa che le loro controparti normali. Senza Ezh2 per bloccare l'accesso ai geni di differenziazione dell'interfaccia, le cellule staminali dell'interfaccia hanno cominciato a differenziarsi molto più presto. Di conseguenza, il tessuto extra dell'interfaccia ha sviluppato il livello dopo il livello.

La ricerca precedente ha indicato che quando le cellule staminali embrionali mancano di Ezh2, geni per molte vie di differenziazione delle cellule, non appena l'interfaccia, perde i loro “morsetti molecolari„ ed è attivata. In cellule staminali dell'interfaccia, tuttavia, questi geni egualmente perdono questi morsetti molecolari, ma soltanto i geni di differenziazione dell'interfaccia sono attivati. Nell'esame perché soltanto la via dell'interfaccia è inserita quando il morsetto manca, i ricercatori hanno trovato che AP1, il fattore di trascrizione che attiva selettivamente i geni di differenziazione dell'interfaccia, è presente sia in basale che nella differenziazione delle cellule epiteliali. Senza Ezh2, AP1 potrebbe legare e cominciare attivare questi geni nel livello basale, prima che i geni fossero espressi normalmente.

Un'altra differenza è quella in cellule staminali embrionali, non appena il morsetto molecolare è eliminato dal muscolo ed i geni di un neurone, per esempio, “un segno d'attivazione„ contribuisce ad inserire i geni. Nelle cellule staminali dell'interfaccia questo segno non è assente sui geni dell'non interfaccia, contribuenti a tenerli silenziosi.

“Le cellule staminali embrionali devono essere flessibili -- producono tutte le celle dell'animale,„ spiegano Fuchs. “Mentre lo sviluppo continua, i progenitori residenti dei tessuti di sviluppo diventano sempre più più limitati nel loro repertorio dei programmi di differenziazione. Mentre l'embrione si sviluppa, le cellule staminali tessuto-specifiche sembrano eliminare il segno d'attivazione su quei programmi che non saranno usati mai, quindi passanti permanentemente fuori dai programmi sbagliati. Poi, attivare i programmi di destra, i geni diventano dipendenti sopra i fattori di trascrizione tessuto-specifici.„

“Il sistema è chiaramente più complicato di questo,„ Fuchs aggiunge, “ma il risultato è una serie di fattori intrinsechi ed estrinseci che gestiscono l'espressione genica.„