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Papel crucial del juego de las proteínas en incremento del músculo

Cuando un músculo crece, porque su propietario todavía está creciendo también o ha comenzado el ejercicio regularmente, algunas de las células madres en este músculo se convierten en las nuevas células musculares.

La misma cosa suceso cuando un músculo herido comienza a curar. Al mismo tiempo, sin embargo, las células madres del músculo deben producir a otras células madres - es decir, renuévese - pues su abastecimiento sería agotado de otra manera muy rápidamente. Esto requiere que las células implicadas en incremento del músculo comuniquen con uno a.

El incremento del músculo es regulado por el camino de la transmisión de señales de la muesca

Hace dos años, las personas de los investigadores llevados por profesor Carmen Birchmeier, jefe de la biología/del laboratorio de desarrollo de la transducción de la señal en el centro máximo Berlín-basado de Delbrück para el remedio molecular en la asociación de Helmholtz (MDC), mostraron que el revelado de células madres en las células musculares está regulado con la ayuda de dos proteínas, Hes1 y MyoD, que se producen en las células del progenitor de una manera oscilatoria - es decir, allí son fluctuaciones periódicas en el número de células producidas.

Ambas proteínas están implicadas en el camino de la transmisión de señales de la muesca, un mecanismo disperso por el cual las células respondan a los estímulos externos y comuniquen con otras células. El camino de la transmisión de señales se nombra después de su receptor “muesca,” sobre cuál el ligand “delta,” una proteína de la superficie de la célula, cerrojos.

Una tercera proteína, Delta-like1, juegos un papel crucial

“En nuestro estudio actual, hemos proporcionado pruebas inequívocas que la oscilación en tejido del músculo no es apenas un cierto fenómeno extraño de las células implicadas, pero que estas fluctuaciones rítmicas en la expresión génica son real cruciales para las células madres de transformación en las células musculares de una manera equilibrada y controlada,” dice Birchmeier.

Así como investigadores de Japón y de Francia, Birchmeier y cuatro otros científicos en el MDC también destaparon el papel crucial de una tercera proteína que, junto con Hes1 y MyoD, forma una red dinámica dentro de las células. Como las personas denuncia en las comunicaciones de la naturaleza del gorrón, esta proteína es el ligand Delta-like1 de la muesca, o Dll1 para el cortocircuito.

Se produce en células madres activadas del músculo de una manera periódicamente que fluctúa, con el período de la oscilación durando dos a tres horas. Siempre que una porción de las células madres exprese más Dll1, la cantidad en las otras células es correspondientemente más inferior. Esta transmisión de señales rítmica determina si una célula madre hace una nueva célula madre o se convierte en una célula muscular.”

Profesor Carmen Birchmeier, culata de cilindro, biología de desarrollo/laboratorio de la transducción de la señal, centro máximo Berlín-basado de Delbrück para el remedio molecular en la asociación de Helmholtz

La proteína Hes1 fija el paso en las células madres

En sus experimentos con las células madres aisladas, fibras y ratones de músculo individuales, Birchmeier y sus personas investigados más lejos cómo las proteínas de Hes1 y de MyoD están implicadas en incremento del músculo. “Puesto simple, Hes1 actúa como los marcapasos oscilatorios, mientras que MyoD aumenta la expresión Dll1,” dice al Dr. Ines Lahmann, científico en el laboratorio de Birchmeier y autor importante del estudio junto con Yao Zhang de las mismas personas. “Estas conclusión fueron demostradas no sólo en nuestros análisis experimentales, pero también en los modelos matemáticos creados por el lobo y el Dr. Katharina Baum de profesor Jana en el MDC,” Birchmeier dice.

Los experimentos con los ratones del mutante proporcionaron la prueba decisiva

Con la ayuda de ratones gen-modificados, los investigadores obtuvieron las pruebas más importantes que la oscilación Dll1 desempeña un papel crítico en la regulación de la transformación de células madres en las células musculares. “En estos animales, una mutación específica en el gen Dll1 hace la producción de la proteína ocurrir con un de retraso de tiempo de algunos minutos,” Birchmeier explica. “Esto rompe la producción oscilatoria de Dll1 en comunidades de la célula, pero no altera la cantidad total del ligand.”

“Sin embargo, la mutación tiene consecuencias severas en las células madres, propulsándolas para distinguir prematuramente en las células musculares y las fibras,” los partes Zhang, que realizaron una porción grande de los experimentos. Como consecuencia, él dice, agotaron a las células madres muy rápidamente, que resultaron, entre otras cosas, en un músculo herido en los tramos traseros de los ratones regenerando mal y siguiendo siendo más pequeñas que había estado antes del daño. “Muy obviamente, este cambio genético mínimo maneja romper la comunicación acertada - bajo la forma de oscilación - entre las células madres,” Zhang dice.

Este conocimiento podía llevar para mejorar los tratamientos para las enfermedades del músculo

“Solamente cuando Dll1 ata al receptor de la muesca de una manera oscilatoria e inicia así periódicamente la cascada de la transmisión de señales en las células madres está allí un buen equilibrio entre la uno mismo-renovación y la diferenciación en las células,” Birchmeier concluye. El investigador del MDC espera que una mejor comprensión de la regeneración y del incremento del músculo pueda ayuda día crear tratamientos más efectivos para los daños y las enfermedades del músculo.

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.