专家园地

您所在位置:首页 > 专家园地 > 正文

胚胎中的蛋白质信号传导远比以前认为的复杂

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-02-14浏览次数:1320

莱斯大学的科学家们说,胚胎发育过程中细胞的交流方式在很大程度上取决于环境。

他们发现称为WNT的蛋白质信号通路及其相互作用比以前认为的更具动态性,因为不同的细胞类型对同一信号的反应明显不同。

研究人员已经知道,WNT传递细胞膜的信息,细胞膜是生物体早期发育的核心,后来有助于稳定成体细胞。现在,他们正在更多地了解这条路径的能力。

根据Rice生物科学家Aryeh Warmflash以及研究生和第一作者Joseph Massey的说法,WNT信号在生命起点附近提供了来自细胞外的关键发育线索。这些细胞外WNT信号通过触发影响细胞核中基因表达的β-连环蛋白来帮助指导细胞分化。

他们发现WNT途径不仅可以听取来自更广泛触发的信号,还可以影响胚胎发育过程中新细胞类型的特性,而这些新细胞类型本身也开始改变对WNT信号传导的解释。

该研究发表在“美国国家科学院院刊”上。

“我们知道发育中的细胞会成为体内所有不同类型的细胞,”梅西说。

“要在正确的时间和地点做到这一点,他们必须有一些时间线索,并相互分享信息,”他说。 “虽然我们已经了解了所涉及的一些蛋白质的特性,但我们没有工具可以理解它们。”

“在这项工作中,我们使用现代基因编辑工具来研究这些转录蛋白中的一些,即WNT信号通路中的转录蛋白,”他说。

Warmflash表示研究人员此前专注于更成熟的细胞。 “他们说,'哦,好吧,WNT途径可能在每个细胞中都是一样的,所以让我们来看看最简单的细胞。'

“我们发现这是完全错误的,”他说。 “WNT途径在干细胞和分化细胞之间是不同的。细胞可以调节WNT途径的动态,使其在不同环境中的功能不同。”

该实验室利用Warmflash开发的细胞培养技术和个体人多能干细胞的实时成像,以更好地观察和收集胚胎培养变化的数据。为了追踪变化,他们使用CRISPR-Cas9基因编辑将β-连环蛋白与绿色荧光蛋白标记,并观察它们在细胞核中的积累。

“我们发现信号动态 - 细胞如何响应信号提示 - 与我们研究的其他一些细胞类型的多能细胞非常不同,”梅西说。 “不仅如此,每当多能细胞开始分化成一个称为原始条带的细胞时,对信号的反应就会大不相同。”

原始条纹是在胚胎发育早期形成的结构,建立生物体的双侧对称性并且充当原肠胚的焦点,其中多层分化开始。

“我们的研究是第一个强调这种信号通路,动力学和细胞解释这些信号的方式,非常依赖于环境,”梅西说。

研究人员调查了这些动态变化的一些原因。他们发现通过改变生长素和骨形态发生蛋白(BMP)的水平,生长因子蛋白TGFβ“超家族”的两个成员,他们能够改变β-连环蛋白信号传导的动力学。由于TGFb也参与细胞分化,这可能是发育过程中WNT信号传导动态变化的可能原因,Warmflash说。实验证明了干细胞中β-连环蛋白信号传导适应不断变化的环境的方式。

“有趣的是,所有这些发育途径都在生物体的整个发育过程中被回收用于不同的角色,”梅西说。 “一开始,WNT信号通路可能已将不同组织指定为正确位置的正确组织类型。后来,它保持了成年人的身体平衡或其他过程。

“真的,WNT方法会做各种各样的事情,”他说。 “解释信号的方式可能与路径所处的环境和路径的实际情况有关。但在我们开发这些工具之前,很难问这些问题。“

Warmflash说,理解这种机制在许多方面都很重要,因为突变途径经常在人类癌症中发现。

他说:“自然路径所做的事情要比人们构建的事情复杂得多。” “如果你能理解它,你可以使用它。”

“我们仍然只了解早期开发工作的一小部分,”梅西说。 “最终,我们将能够用越来越多的预测模型解释这些开发系统,为了实现我们的目标,我们必须进行具体的定量测量。我希望我们能够更好地了解细胞如何利用通路进行交流,临床医生可能会在某一天将这些激励因素用于治疗疾病。“