Molecular Wettbewerb treibt adulten Stammzellen zu spezialisieren

Erwachsene Organismen von Fruchtfliegen auf den Menschen bergen adulte Stammzellen , von denen einige erneuern sich durch Zellteilung , während andere in die spezialisierten Zellen benötigt, um abgenutzte oder beschädigte Organe und Gewebe zu ersetzen unterscheiden.


A bam mutierten Fruchtfliegen Fruchtknoten , als Germanium bekannt ist, enthält nur adulten Stammzellen -ähnlichen Zellen (rot) und sphärische spectrosome (grün). Die Ansammlung von nur adulten Stammzellen -ähnliche Zellen zeigt , die eine Mutation in der Master- Differenzierungsfaktor BAM vollständig blockiert Keimbahn StammzellenlinieDifferenzierung.
Credit: Courtesy: Ting Xie , Ph.D., Stowers Institut für medizinische Forschung

Das Verständnis der molekularen Mechanismen, die die Balance zwischen Selbsterneuerung und Differenzierung in adulten Stammzellen zu steuern ist eine wichtige Grundlage für die Entwicklung von Therapien, um erkranktes , verletzt oder im Alter von Gewebe zu regenerieren .

In der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature , Wissenschaftler am Stowers Institut für medizinische Forschung zu berichten , dass der Wettbewerb zwischen zwei Proteinen , Bam und COP9 , gleicht die Selbsterneuerung und Differenzierung Funktionen von Eierstock- Keimbahn-Stammzellen ( GSCs ) in Fruchtfliegen ( Drosophila melanogaster ) .

" Bam ist das Master- Differenzierungsfaktor in der Drosophila weiblichen GSC -System ", sagt Stowers Investigator Ting Xie , Ph.D., und leitende Autor der Nature Papier. "Um für die Durchführung der Umstellung von Selbsterneuerung , die Differenzierung , Bam müssen die Funktionen selbst erneuernden Faktoren sowie zu inaktivieren , wie die Funktionen der Differenzierungsfaktoren zu aktivieren. "

BAM, das von dem Gen mit der ungewöhnlichen Namen Sack -of- Marmor codiert ist, wird auf einem hohen Niveau bei der Differenzierung von Zellen und ein sehr niedriges Niveau GSCs von Fruchtfliegen ausgedrückt.

Unter den sich selbst erneuernden Faktoren durch gezielte Bam ist die COP9 Signalosom (CSN ), eine evolutionär konservierte , multifunktionale Komplex, der acht Proteinuntereinheiten( CSN1 zu CSN8 ) enthält . Xie und seine Mitarbeiter entdeckten, dass Bam und der COP9 Untereinheit als CSN4 bekannt entgegengesetzte Funktionen bei der Regulierung des Schicksal GSCs in weibliche Fruchtfliegen .

Bam können COP9 Funktion von Selbsterneuerung , um die Differenzierung zu wechseln durch Sequestrierung und Entgegenwirken CSN4 , sagt Xie . " Bam direkt bindet an CSN4 , mit den sieben anderen COP9 Komponenten über Protein- Wettbewerb verhindert seine Assoziation ", fügt er hinzu. CSN4 ist die einzige COP9 -Untereinheit , die mit Bam zusammenwirken können .

" Diese Studie hat einen neuen Weg für Bam zur Durchführung der Umstellung von Selbsterneuerung , um die Differenzierung angeboten ", sagt Xie, dessen Labor verwendet eine Kombination von genetischen , molekularen und zellbiologischen genomische Ansätze zur GSCs sowie somatische Stammzellen untersuchen von Fruchtfliegen .

In der Natur Papier , berichtet Xie Labor auch, dass CSN4 ist der einzige, der acht Untereinheiten , die nicht in der Regulation der GSC Differenzierung der weiblichen Fruchtfliegen beteiligt ist. " Eine mögliche Erklärung für den entgegengesetzten Wirkungen der CSN4 und anderen CSN -Proteine ​​ist, dass die Beschlagnahme von CSN4 von Bam ermöglicht die anderen CSN Proteine ​​zu DifferenzierungsförderndeFunktionen haben ", sagt er .

"Als leistungsfähiges Modellsystem zur Untersuchung adulte Stammzellen haben Drosophila weiblichen GSCs viele neue regulatorische Strategien, die später bestätigt worden sind, um in der Regel wahr sein enthüllt ", so Wang Su , ein Co- erste Autor des Papiers und auch ein Doktorand in Institut für Anatomie und Zellbiologie an der University of Kansas Medical Center.

In ihrer zukünftigen Studien , sagt Xie , dass er hofft , die molekularen Mechanismen , die COP9 mit CSN4 ermöglichen, GSC Selbsterneuerung zu fördern und ohne CSN4 die Differenzierung zu verbessern identifizieren.

Die in Nature berichteten Ergebnisse bauen auf der bisherigen Forschung in Xie Labor , um die molekularen Mechanismen, die GSC Selbsterneuerung und Differenzierung beeinflussen zu verstehen. Das Labor früher gefunden, daß Bam ist erforderlich, um die Expression von E -Cadherin , einem Zell-zu -Zell- Adhäsionsmolekül , die adulten Stammzellen , ihre Gewebenischenanbindet und fördert GSC Selbsterneuerung zu unterdrücken.

Xie Labor hat auch gezeigt, dass Bam inaktiviert die Funktion eines anderen Promotors GSC Selbsterneuerung , die eukaryontische Initiationsfaktor -4A ( eIF4A ), die eine Rolle bei der Genexpression spielt . Xie weist darauf hin , dass Studien in anderen Labors haben ergeben, dass Bam auch unterdrückt die Expression des Proteins Nanos . Wie COP9 wird Nanos als wesentliche Voraussetzung für die Einrichtung und Aufrechterhaltung selbst erneuernden GSCs in weibliche Fruchtfliegen zu betrachten .