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La signalisation de protéine dans les embryons est bien plus complexe qu'a précédemment pensé

Comment les cellules dans les embryons se développants communiquent dépend beaucoup du contexte, selon des scientifiques chez Rice University.

Ils ont constaté qu'une voie de signalisation de protéine connue sous le nom de WNT et ses interactions sont bien plus dynamiques qu'ont par le passé pensé comme réaction de cellule différente que les types aux mêmes signes est spectaculaire différent.

Les chercheurs ont déjà su que WNT, qui diffuse des messages en travers de la membrane cellulaire, est central au développement précoce des organismes et des aides postérieures stabilise des cellules dans les adultes. Maintenant ils gagnent une illustration plus complète du fonctionnement de la voie.

Près du début de la durée, les signes de WNT fournissent les caractères indicateurs de développement principaux de l'extérieur de la cellule, selon le bioscientist Aryeh Warmflash de riz et l'étudiant de troisième cycle et l'auteur important Joseph Massey. Ces signes extracellulaires de WNT aident la différenciation cellulaire directe en déclenchant les protéines de beta-caténine qui affectent l'expression du gène au noyau des cellules.

Ils ont trouvé que la voie de WNT détecte à l'oreille non seulement des signes d'un éventail de déclencheurs que précédemment connu mais ce tandis qu'il influence les identités des types neufs de cellules pendant le développement embryonnaire, ces types neufs de cellules sont eux-mêmes début pour changer comment ils interprètent des signes de WNT.

L'étude apparaît dans les démarches de l'académie nationale des sciences.

« Nous savons que les cellules à l'étude deviennent tous les différents types de cellules dans le fuselage, » Massey avons dit.

« Pour faire cela dans la bonne place et au bon moment, elles doivent avoir un certain genre de caractères indicateurs de position de calage, et l'information de part les uns avec les autres, » il a dit. « Tandis que nous avons connu l'identité de certaines des protéines impliquées, nous pas avons eu les outils pour les comprendre.

« Dans ce travail, nous avons utilisé les outils modernes de gène-retouche pour concevoir certaines de ces protéines de transducteur, ceux dans la voie de signalisation de WNT, » il a dit.

Warmflash a dit des chercheurs précédemment concentrés sur plus les cellules matures. « Ils ont dit, « oh, la voie de WNT est probablement la même en chaque cellule, ainsi nous a laissés juste prendre la cellule la plus facile pour étudier. »

« Nous l'avons trouvé qui est totalement erroné, » avons dit. « La voie de WNT est différente en cellules souche et cellules différenciées. De cellules air probablement la dynamique de la voie de WNT pour l'effectuer remplir différents fonctionnements dans différents contextes. »

Le laboratoire a employé des techniques de culture cellulaire développées par Warmflash et représentation sous tension des cellules souche pluripotent humaines uniques pour voir et rassembler des caractéristiques sur des changements des cultures embryonnaires à un degré fin. Pour suivre les modifications, elles ont employé la retouche du gène CRISPR-Cas9 pour étiqueter le beta-caténine avec les protéines fluorescentes vertes et pour les voir s'accumuler au noyau.

« Nous avons constaté que la dynamique de signalisation -- comment les cellules répondent à signaler des caractères indicateurs -- en cellules pluripotent est très différent ce qui se produit dans certains des autres types de cellules que nous avons regardés, de » Massey a dit. « Non seulement ce, chaque fois que les cellules pluripotent commencent à différencier à un type de cellules appelées la traînée primitive, la réaction au signe est également très différent. »

La traînée primitive est une structure qui forme tôt dans le développement d'un embryon, détermine la symétrie bilatérale de l'organisme et sert de point focal de gastrulation, où les couches multiples de différenciation commencent.

« Notre recherche met en valeur pour la première fois pour cette voie de signalisation que la dynamique, la voie les cellules interprètent ces signes, est vraiment beaucoup de contexte-dépendante, » Massey a dit.

Les chercheurs ont vérifié certaines des causes de ces derniers dynamique changeante. Ils ont constaté que par des niveaux de modification d'activin et de protéine morphogénétique osseuse (BMP), les deux membres du bêta « superfamily » de TGF des protéines de facteur de croissance, ils pouvaient changer la dynamique de la signalisation de beta-caténine. Car les facteurs de TGFb sont également impliqués dans la différenciation cellulaire, c'est une cause possible de la dynamique changeante de la signalisation de WNT pendant le développement, Warmflash a dit. Les expériences ont expliqué une voie que la signalisation de beta-caténine en cellules souche adapte à un environnement continuellement en cours d'évolution.

« Ce qui est intéressant est que toutes ces voies de développement sont, au cours du développement d'un organisme, réutilisé pour différents rôles, » Massey a dit. « Au début, la voie de signalisation de WNT peut-être spécifie différents tissus pour devenir le bon type de tissu dans la bonne place. Plus tard, elle met à jour l'homéostasie ou d'autres procédés dans l'adulte.

« Réellement, la voie de WNT fait toutes sortes de choses, » il a dit. « Elle peut s'avérer qui comment le signe est interprété a quelque chose faire avec le contexte la voie dedans et ce qui cette voie faisant réellement. Mais avant que nous ayons développé ces outils il était très difficile d'aller poser environ ces questions. »

Puisque des mutations aux voies sont fréquemment trouvées dans les cancers humains, la compréhension du mécanisme est importante de plus de voies qu'une, Warmflash a dit.

« Quelles voies naturelles font est beaucoup plus compliquée et complexe que quelque chose les gens ont pu établir, » il a dit. « Si vous pouvez la comprendre, vous pouvez l'employer. »

« Nous comprenons toujours seulement une fraction de la façon dont des travaux de développement précoce, » Massey a dit. « Éventuellement nous pourrons expliquer ces systèmes se développants avec les modèles de plus en plus prévisionnels, et pour nous y arriver devons effectuer des mesures quantitatives spécifiques. Si tout va bien car nous comprenons mieux comment les cellules emploient des voies pour communiquer, les cliniciens pourraient un jour exploiter ces la dynamique pour traiter les maladies. »