Ученые раскрывают секреты клеточной пластичности
Клеточная пластичность — захватывающая область исследований, направленная на выявление механизмов, лежащих в основе динамической природы клеток и их способности адаптироваться и трансформироваться. Понимая факторы и процессы, связанные с клеточной пластичностью, ученые могут получить ценную информацию о различных биологических явлениях, включая развитие и регенерацию тканей, а также прогрессирование заболеваний.
Изучение клеточной пластичности имеет большие перспективы для расширения наших знаний о клеточном поведении и выявления новых терапевтических мишеней для различных состояний.
В своем революционном исследовании ученые из Мичиганского университета бросили вызов широко распространенному мнению о том, что дифференцировка клеток — это односторонний процесс. Изучая рыбок данио, они определили митохондриальную петлю, которая позволяет клеткам изменять ход дифференцировки вспять.
Митохондрии, производящие энергию органеллы клетки, играют жизненно важную роль в этом механизме. Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, подчеркивают сложную природу клеточной дифференцировки и дают новое представление о клеточной пластичности.
Профессор Куньмин Дуань, директор программы бакалавриата по неврологии Университета UM, сказал: «Долгое время концепцию клеточной судьбы и дифференцировки сравнивали с шаром, катящимся под гору. Считалось, что стволовые клетки следуют односторонней траектории, превращаясь в клетки-предшественники, которые в конечном итоге развиваются в определенные типы клеток, такие как кожа, нейроны. , печени или мышечных клеток». Она потянулась. Эта идея также приводит к регенерации тканей взрослых. Однако недавние исследования поставили под сомнение эту упрощенную точку зрения, показав, что дифференцировка клеток является более сложной, чем считалось ранее».
Недавно исследователи обнаружили, что клетки могут преодолевать барьеры дифференцировки, менять тип клеток и даже возвращаться к состоянию предшественников. Это новое понимание бросает вызов традиционному взгляду на клеточную судьбу. Это имеет значение в таких областях, как регенерация тканей и лечение рака. Профессор Куньмин Дуан и его команда из UM разработали модель рыбки данио для изучения этого явления в живом организме.
Категоризация конкретных клеток и сосредоточение внимания на митохондриях показали, что клеточные процессы, включая дедифференцировку, включают сложную митохондриальную активность. Митохондрии, известные как «энергетические центры» клеток, производят энергию и генерируют активные формы кислорода (АФК), которые могут влиять на функцию клеток и способствовать повреждению клеток. Эти результаты дают ценную информацию о сложных процессах клеточной пластичности и имеют значение для различных областей исследований.
Было обнаружено, что митохондрии, известные своей ролью в производстве энергии, выделяют активные формы кислорода (АФК) в качестве сигнальных молекул. Исследователи UM обнаружили, что при индуцированной дедифференцировке и пролиферации клеток увеличивается производство АТФ, что приводит к более высоким уровням митохондриальных АФК в клетках.
По мере повышения уровня АФК в цитоплазме клетки увеличивалось количество фермента, называемого Sgk1, который в конечном итоге мигрировал в митохондрии, чтобы стимулировать выработку АТФ. Блокирование любого шага в этом цикле предотвратило дифференцировку клеток.
Эта митохондриальная петля также наблюдалась в клетках рака молочной железы человека, что указывает на ее знакомое присутствие в различных типах клеток. Понимание этого механизма может иметь значение для нацеливания на раковые клетки и стимулирования регенерации тканей. Авторы исследования стремятся изучить этот путь в различных типах клеток, чтобы выявить потенциальные применения для предотвращения аномального роста и повышения устойчивости.
Ссылка на журнал:
- Инсян Ли, Чжэндун Лю, Люк Роулинг и др. Экспрессия Sgk1 в митохондриях, индуцированная передачей сигналов АФК, регулирует регенерацию эпителиальных клеток. Труды Национальной академии наук. DOI:10.1073/пнас.2216310120