Die Entdeckung stellt einen Fortschritt im Verständnis der Funktionsweise dieser Zellen dar, die über eine große Fähigkeit verfügen, neue Neuronen zu produzieren.
ALICANTE, 25. April (EUROPA PRESS) –
Das Team des Labors „Cellular Plasticity in Development and Disease“ unter der Leitung von Ángela Nieto am Institut für Neurowissenschaften (IN), einem gemeinsamen Zentrum des Higher Council for Scientific Research (CSIC) und der Miguel Hernández University (UMH) von Elche, hat entdeckte den Mechanismus, der es den Stammzellen des erwachsenen Gehirns ermöglicht, sowohl die Gene zur Aufrechterhaltung ihrer Identität als auch die Gene zur neuronalen Differenzierung zu exprimieren, ohne dass es zu Konflikten in der Zellaktivität kommt.
Darüber hinaus zeigt die kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlichte Arbeit, dass dieser Mechanismus „die Vorbereitung von Stammzellen auf eine schnelle Differenzierung ermöglicht“, wie das CSIC in einer Stellungnahme berichtet. Diese Forschung wurde in Zusammenarbeit mit dem Labor unter der Leitung von Isabel Fariñas, einer Expertin für Stammzellen, am Institut für Biotechnologie und Biomedizin der Universität Valencia und dem Labor unter der Leitung von Juan Valcárcel, einem Experten für RNA-Verarbeitungsmechanismen, durchgeführt. im Barcelona Center for Genomic Regulation.
Alle Zellen in einem Organismus haben die gleichen Gene, aber der Unterschied zwischen ihnen besteht in den Genen, die sie exprimieren, und denen, die sie nicht exprimieren. Dies wird als „Zellidentität“ bezeichnet und bestimmt die Funktionen der Zellen während ihres gesamten Lebens. Der Fall der Hirnstammzellen sei „sehr speziell“, da sie die Gene exprimieren, die sie als Stammzellen erhalten, aber sie exprimieren auch andere, die für die Neuronen, die sie produzieren, spezifisch sind.
Bisher war nicht bekannt, wie es möglich war, dass trotz der Expression beider Gentypen ein sogenannter „Entscheidungskonflikt“ vermieden werden konnte, das heißt, dass die Zelle nicht versteht, ob sie ein Neuron werden soll oder ob sie es soll als Stammzelle erhalten bleiben. Die Ergebnisse dieser Studie haben jedoch den Mechanismus enthüllt, der die Translation von Differenzierungsgenen in Stammzellen verhindert, und damit das vermeintliche Problem des Entscheidungskonflikts bei den Aktivitäten verschiedener Zellen gelöst.
„Wenn Gene transkribiert werden, erzeugen sie Boten-RNAs, die dann in Proteine, die Effektoren zellulärer Funktionen, übersetzt werden. Damit dieser Prozess stattfinden kann, müssen diese Boten den Zellkern verlassen und in das Zytoplasma gelangen, wo sie korrekt übersetzt werden.“ “ Ainara González-Iglesias, Erstautorin des Artikels, betonte.
Die Experten fanden heraus, dass der „Schlüssel“ darin liegt, dass die Boten-RNAs der Stammzellgene den Zellkern verlassen, um in Proteine übersetzt zu werden, während die Botenstoffe der neuronalen Gene im Zellkern zurückbleiben. „Aus diesem Grund behielten die Zellen weiterhin ihren Status als Stammzellen“, erklärt er.
Wenn sich Stammzellen differenzieren müssen, um Neuronen entstehen zu lassen, funktioniert der Mechanismus auf die gleiche Weise. Ángela Nieto hat detailliert ausgeführt, dass es in diesem Fall „die Botenstoffe der Stammzellerhaltungsgene sind, die im Zellkern zurückgehalten werden und daher nicht in Proteine übersetzt werden und ihre Funktion erfüllen können.“
Obwohl beide Arten von Genen jederzeit exprimiert werden, „bleiben die Botenstoffe derjenigen, die nicht funktionieren müssen, immer erhalten“, betonte der Forscher, der betonte: „Dieser Mechanismus hilft den Zellen nicht nur, keinen Entscheidungskonflikt zu haben, sondern.“ ermöglicht es uns auch, die Maschinen bereit zu haben, sofort differenzieren zu können, sobald sie das Signal dazu erhalten.
Stammzellen haben die Fähigkeit, Gewebe zu regenerieren, und obwohl im Fall des menschlichen Gehirns nicht mit Sicherheit bekannt ist, inwieweit sie zur Gehirnregeneration bei Erwachsenen beitragen, weist der Forscher darauf hin, dass das korrekte Funktionieren dieses Mechanismus „grundlegend“ ist. denn sonst „könnte es zu einer vorzeitigen neuronalen Differenzierung kommen, die die ordnungsgemäße Funktion des Nervensystems beeinträchtigen würde.“
Um dies durchzuführen, haben sie die subventrikuläre Zone des Gehirns erwachsener Mäuse untersucht, da es sich um eine Region handelt, die eine „sehr große“ Population von Stammzellen aufweist. Durch die Untersuchung dieses Bereichs konnten sie nachweisen, dass der Retentionsmechanismus im Zellkern mit dem Fehlen einer Modifikation der RNA namens Methylierung zusammenhängt, die die Eliminierung von Introns induziert, Fragmenten der Boten-RNA, die in der richtigen Reihenfolge eliminiert werden müssen damit sie den Kern verlassen und Proteine translatiert werden.
Durch In-situ-Hybridisierung, eine Technik, die es ermöglicht, Boten-RNA mithilfe markierter Sonden im Gewebe sichtbar zu machen, konnten sie detailliert beobachten, wie die Boten-RNA im Zellkern zurückgehalten wurde. Gerade der Einsatz dieser Technik, die im Labor von Ángela Nieto am IN weit verbreitet ist, ermöglichte es den Forschern, den vollständigen Mechanismus zu identifizieren: „Obwohl es mittlerweile modernere Sequenzierungstechniken gibt, hätten wir nicht die In-situ-Hybridisierung verwendet.“ „Wir hätten nicht erkannt, was im Zellkern passiert“, sagte Ainara González-Iglesias.
Diese Arbeit war dank der Finanzierung durch das Ministerium für Wissenschaft, Innovation und Universitäten möglich; das Gesundheitsinstitut Carlos III; die ISIC- und Prometeo-Programme der Generalitat Valenciana; das Ministerium für Bildung, Kultur und Sport; das Severo-Ochoa-Programm für Exzellenzzentren in Forschung und Entwicklung der staatlichen Forschungsagentur; der Europäische Forschungsrat (ERC); und das Near-Programm der Generalitat von Katalonien.
