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Rôle essentiel de jeu de protéines dans l'accroissement de muscle

Quand un muscle se développe, parce que son propriétaire se développe toujours trop ou a commencé l'exercice régulièrement, certaines des cellules souche dans ce muscle se développent en cellules musculaires neuves.

La même chose se produit quand un muscle blessé démarre pour guérir. En même temps, cependant, les cellules souche de muscle doivent produire d'autres cellules souche - c.-à-d., remplacez-vous - car leur alimentation autrement serait épuisée très rapidement. Ceci exige que les cellules impliquées dans l'accroissement de muscle communiquent les uns avec les autres.

L'accroissement de muscle est réglé par la voie de signalisation d'encoche

Il y a deux ans, une équipe de recherche aboutie par professeur Carmen Birchmeier, chef de la biologie du développement/du laboratoire de transduction du signal au centre maximum basé sur Berlin de Delbrück pour le médicament moléculaire dans l'association de Helmholtz (MDC), a prouvé que le développement des cellules souche dans des cellules musculaires est réglé avec l'aide de deux protéines, Hes1 et MyoD, qui est produit dans les cellules d'ancêtre d'une façon oscillante - c.-à-d., là sont des variations périodiques dans le nombre de cellules produites.

Les deux protéines sont impliquées dans la voie de signalisation d'encoche, un mécanisme répandu par lequel les cellules répondent aux stimulus externes et communiquent avec d'autres cellules. La voie de signalisation est baptisée du nom de son récepteur « encoche, » sur quel le ligand « triangle, » une protéine de surface de cellules, loquets.

Une troisième protéine, Delta-like1, jeux un rôle essentiel

« Dans notre étude actuelle, nous avons fourni la preuve claire que la vibration en tissu musculaire n'est pas simplement un certain phénomène étrange des cellules impliquées, mais que ces variations rythmiques dans l'expression du gène sont réellement essentielles pour les cellules souche de transformation dans des cellules musculaires d'une façon équilibrée et réglée, » dit Birchmeier.

En même temps que des chercheurs du Japon et de France, Birchmeier et quatre autres scientifiques à la MDC ont également découvert le rôle essentiel d'une troisième protéine qui, avec Hes1 et MyoD, forme un réseau dynamique dans les cellules. En tant qu'équipe enregistre dans les transmissions de nature de tourillon, cette protéine est le ligand Delta-like1 d'encoche, ou Dll1 pour faire court.

Elle est produite en cellules souche activées de muscle d'une façon périodiquement de fluctuation, avec la période de vibration durant deux à trois heures. Chaque fois qu'une partie des cellules souche exprime plus de Dll1, la valeur dans les autres cellules est également inférieure. Cette signalisation rythmique détermine si une cellule souche devient une cellule souche neuve ou se développe en cellule musculaire. »

Professeur Carmen Birchmeier, chef, laboratoire de biologie du développement/transduction du signal, centre maximum basé sur Berlin de Delbrück pour le médicament moléculaire dans l'association de Helmholtz

Les ensembles de protéines Hes1 le rythme dans les cellules souche

Dans leurs expériences avec les cellules souche d'isolement, les différentes fibres musculaires et les souris, le Birchmeier et son équipe plus plus loin vérifiés comment les protéines de Hes1 et de MyoD sont impliquées dans l'accroissement de muscle. « Mis simplement, Hes1 agit en tant que stimulateur oscillant, alors que MyoD augmente l'expression Dll1, » dit M. Ines Lahmann, un scientifique dans le laboratoire de Birchmeier et un auteur important de l'étude avec Yao Zhang de la même équipe. « Ces découvertes ont été expliquées non seulement dans nos analyses expérimentales, mais également dans les modèles mathématiques produits par le loup et le M. Katharina Baum de professeur Jana à la MDC, » Birchmeier dit.

Les expériences avec des souris de mutant ont fourni la preuve victorieuse

Avec l'aide des souris gène-modifiées, les chercheurs ont obtenu la preuve la plus importante que la vibration Dll1 joue un rôle critique en réglant la transformation des cellules souche dans des cellules musculaires. « Chez ces animaux, une mutation spécifique dans le gène Dll1 fait produire la production de la protéine avec un à retard de temps de quelques minutes, » Birchmeier explique. « Ceci perturbe la production oscillante de Dll1 dans des communautés de cellules, mais ne modifie pas la quantité générale du ligand. »

« Cependant, la mutation a des conséquences sévères sur les cellules souche, les actionnant pour différencier prématurément dans des cellules musculaires et des fibres, » les états Zhang, qui ont effectué une grande partie des expériences. Comme résultat, il dit, les cellules souche ont été épuisées très rapidement, qui ont donné droit, notamment, dans un muscle blessé dans les pattes de derrière des souris régénérant mauvais et demeurant plus petites qu'il avait été avant les blessures. « Bien évidemment, cette altération génétique minimale parvient à perturber la transmission couronnée de succès - sous forme de vibration - entre les cellules souche, » Zhang dit.

Cette connaissance a pu aboutir à améliorer des demandes de règlement pour des maladies musculaires

« Seulement quand Dll1 grippe au récepteur d'encoche d'une façon oscillante et commence ainsi périodiquement la cascade de signalisation dans les cellules souche est là un bon équilibre entre le renouvellement automatique et la différenciation dans les cellules, » Birchmeier conclut. Le chercheur de MDC espère qu'une meilleure compréhension de régénération et d'accroissement de muscle pourra aide jour produire plus de traitements efficaces pour des lésions musculaires et des maladies.

Source:
Journal reference:

Zhang, Y., et al. (2021) Oscillations of Delta-like1 regulate the balance between differentiation and maintenance of muscle stem cells. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-021-21631-4.