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La segnalazione della proteina negli embrioni è molto più complessa di precedentemente ha pensato

Come le celle in embrioni di sviluppo comunicano dipende molto dal contesto, secondo gli scienziati alla Rice University.

Hanno trovato che una via di segnalazione della proteina conosciuta come WNT e le sue interazioni sono molto più dinamiche di una volta hanno pensato come la risposta della cella che differente i tipi agli stessi segnali è drammaticamente differenti.

I ricercatori già hanno saputo che WNT, che porta i messaggi attraverso la membrana cellulare, è centrale allo sviluppo iniziale degli organismi e delle guide successive stabilizza le celle in adulti. Ora stanno guadagnando una maschera più completa della funzione della via.

Vicino all'inizio di vita, i segnali di WNT forniscono le indicazioni inerenti allo sviluppo chiave dall'esterno della cella, secondo il bioscientist Aryeh Warmflash del riso e dottorando e autore principale Joseph Massey. Questi segnali extracellulari di WNT aiutano la differenziazione diretta delle cellule avviando le beta-catenin proteine che pregiudicano l'espressione genica nel nucleo delle cellule.

Hanno trovato che la via di WNT non solo aspetta di sentire i segnali da una più vasta gamma di grilletti che precedentemente conosciuti ma quello mentre sta influenzando le identità di nuovi tipi delle cellule durante lo sviluppo embrionale, quei nuovi tipi è stessi delle cellule l'inizio per cambiare come interpretano i segnali di WNT.

Lo studio compare negli atti dell'Accademia nazionale delle scienze.

“Conosciamo che le celle in via di sviluppo si trasformano in in tutti i tipi differenti di celle nell'organismo,„ Massey abbiamo detto.

“Per fare quello nel giusto posto ed al momento giusto, devono avere certo genere di indicazioni posizionali della sincronizzazione ed informazioni dell'azione a vicenda,„ ha detto. “Mentre abbiamo conosciuto l'identità di alcune delle proteine coinvolgere, non abbiamo avuti gli strumenti per capirli.

“In questo lavoro, abbiamo utilizzato gli strumenti gene-modificare moderni per visualizzare alcune di queste proteine del trasduttore, quelli nella via di segnalazione di WNT,„ ha detto.

Warmflash ha detto i ricercatori precedentemente messi a fuoco sulle celle più mature. “Hanno detto, “oh, la via di WNT è probabilmente la stessa in ogni cella, in modo da ci ha lasciati appena catturare la cella più facile per studiare.„

“Lo abbiamo trovato che è completamente sbagliato,„ abbiamo detto. “La via di WNT è differente in cellule staminali e celle differenziate. Delle cellule aria probabilmente la dinamica della via di WNT per farla eseguire le funzioni differenti nei contesti differenti.„

Il laboratorio ha usato le tecniche della coltura cellulare sviluppate da Warmflash e dalla rappresentazione in tensione di singole cellule staminali pluripotent umane per osservare e raccogliere i dati sui cambiamenti nelle culture embrionali ad un grado fine. Per tenere la carreggiata i cambiamenti, hanno usato il gene CRISPR-Cas9 che modificano per etichettare beta-catenin con le proteine fluorescenti verdi e per vederle accumularsi nel nucleo.

“Abbiamo trovato che la dinamica di segnalazione -- come le celle rispondono a segnalare le indicazioni -- in celle pluripotent è molto differente che cosa accadono in alcuni degli altri tipi che delle cellule abbiamo esaminato,„ da Massey ha detto. “Non solo quello, ogni volta che le celle pluripotent cominciano a differenziarsi ad un tipo di celle chiamate la striscia primitiva, la risposta al segnale è egualmente molto differente.„

La striscia primitiva è una struttura che si forma presto nello sviluppo di un embrione, stabilisce la simmetria bilaterale dell'organismo e servisce da punto focale di gastrulazione, dove i livelli multipli di differenziazione cominciano.

“La nostra ricerca evidenzia per la prima volta per questa via di segnalazione che la dinamica, il modo le celle interpreta questi segnali, è molto contesto-dipendente,„ Massey ha detto.

I ricercatori hanno studiato alcune delle cause di questa dinamica cambiante. Hanno trovato che dai livelli di alterazione di activin e disossano la proteina morfogenetica (BMP), entrambi i membri di beta “superfamiglia„ di TGF delle proteine di fattore di crescita, essi potevano cambiare la dinamica di beta-catenin segnalazione. Poichè i fattori di TGFb egualmente sono compresi nella differenziazione cellulare, questa è una causa possibile della dinamica cambiante della segnalazione di WNT durante lo sviluppo, Warmflash ha detto. Gli esperimenti hanno dimostrato un modo che la beta-catenin segnalazione in cellule staminali adatta a costantemente in corso d'evoluzione.

“Che cosa è interessante è che tutte queste vie inerenti allo sviluppo sono, attraverso il corso dello sviluppo di un organismo, riciclato per i ruoli differenti,„ Massey ha detto. “All'inizio, la via di segnalazione di WNT forse sta specificando i tessuti differenti per trasformarsi nel giusto tipo di tessuto nel giusto posto. In seguito, sta mantenendo l'omeostasi o altri trattamenti nell'adulto.

“Realmente, la via di WNT fa tutte le specie di cose,„ ha detto. “Può risultare che come il segnale è interpretato ha qualcosa fare con il contesto la via dentro e che cosa quella via realmente che fa. Ma prima che sviluppassimo questi strumenti era molto difficile da andare circa fare queste domande.„

Poiché le mutazioni alle vie sono trovate frequentemente nei cancri umani, capire il meccanismo è importante in più modi che uno, Warmflash ha detto.

“Che vie naturali fanno è molto più complesse e complesse che qualche cosa la gente ha potuto costruire,„ ha detto. “Se potete capirlo, potete usarlo.„

“Ancora capiamo soltanto una frazione di come lavori di sviluppo in anticipo,„ Massey ha detto. “Finalmente potremo spiegare questi sistemi di sviluppo con i modelli sempre più premonitori ed arrivare dobbiamo effettuare le misure quantitative specifiche. Eventualmente poichè capiamo meglio come le celle usano le vie per comunicare, i clinici potrebbero qualche giorno sfruttare questa dinamica per trattare le malattie.„