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I ricercatori studiano come le cellule staminali dell'interfaccia rispondono alle forze

Tutte le celle dividono lo stesso codice genetico, nessuna materia se sono interfaccia o cellule cerebrali. Tuttavia, queste celle sono esposte ai tipi molto differenti di ambienti meccanici e di sforzi meccanici. Per esempio, il tessuto cerebrale è molto molle, mentre l'osso è duro. I ricercatori sanno che le celle rispondono alle forze estrinseche cambiando la loro struttura e la loro espressione genica da essere adatta meglio per i loro ambienti particolari e da potere eseguire le loro funzioni specifiche. I meccanismi molecolari di questo regolamento sono, tuttavia, non ancora chiari.

“La nostra interfaccia ci protegge dal mondo esterno mentre costantemente è esposta agli insulti tossici, alle lesioni, alla radiazione UV ed allo sforzo meccanico. Di conseguenza per le cellule epiteliali è particolarmente importante potere da rispondere alle forze„, dice Huy Quang il Le, lo scienziato principale degli studi che sono stati intrapresi al Max Planck Institute per biologia di invecchiamento, un partner della cooperazione di CECAD. I risultati sono pubblicati in biologia cellulare della natura.

Per studiare come le cellule epiteliali rispondono alle forze, il Le ed i suoi colleghi hanno utilizzato un'unità meccanica speciale per esporre le culture di cellula staminale dell'interfaccia al simile allungamento meccanico che avrebbero avvertito dentro i tessuti. L'analisi dell'espressione genica di queste cellule staminali meccanicamente allungate facendo uso dell'ordinamento della generazione seguente ha rivelato che migliaia di geni downregulated, mentre molto pochi geni hanno aumentato la loro espressione. Ulteriore ricerca ha rivelato che l'allungamento ha indotto i cambiamenti globali in come il DNA è imballato all'interno del nucleo. Ciò ha provocato una repressione diffusa dell'attività trascrizionale della cella, in modo da significa che meno DNA è copiato nel RNA messaggero per generare le proteine. Affinchè una cellula staminale si differenzi, deve trascrivere tantissimi geni per acquistare la sue architettura e funzione specializzate. Come conseguenza dello sforzo meccanico, le cellule staminali allungate non si differenzierebbero in presenza di un segnale di differenziazione. “Era emozionante rend contoere che potremmo alterare semplicemente l'organizzazione strutturale di DNA esercitando le forze meccaniche sulle cellule staminali„, dice Sara Wickström.

Andando più profondo nel meccanismo cellulare delle riorganizzazioni del DNA, del Le e dei suoi colleghi ha scoperto che le forze meccaniche stavano percepende alla busta nucleare, una struttura che circonda il DNA e lo separa dal resto della cella. Una molecola chiave in questa sensazione di forza era una proteina chiamata emerin, che collega il nucleo ed il DNA al citoscheletro, la struttura del cuscinetto della forza della cella. Ciò era particolarmente interessante, mentre il emerin è subito una mutazione in una malattia chiamata distrofia muscolare di Smeriglio-Dreifus, che induce i pazienti a soffrire da una degenerazione dei tessuti meccanicamente sforzati quale il muscolo scheletrico, cuore ed egualmente pela. “Mentre i pathomechanisms precisi di questa malattia sono sconosciuti e manchiamo del trattamento efficiente, uno scopo futuro importante del laboratorio è di capire se i meccanismi scoperti in questo studio svolgano un ruolo nella patogenesi della malattia„, dice Sara Wickström. Poichè i beni meccanici dei tessuti cambiano con l'età, un altro obiettivo è di capire come le cellule staminali invecchiate percepiscono le forze e come i beni meccanici alterati del tessuto circostante altererebbero questo.

Source:

University of Cologne