De studie in Genes & Development laat zien dat muisembryonale stamcellen in diapauze-achtige toestanden hun pluripotentie behouden ondanks een scherpe daling van metabolisme en biosynthese. Eerder onderzoek had al aangetoond dat meerdere ingrepen Ą0zoals mTOR-blokkade, verlaging van Myc of veranderingen in chromatine-regulatoren als MOFЌellen in energiezuinige modi kunnen duwen. Alexander Tarakhovsky van Rockefeller University beschouwt diapauze als een overlevingsstrategie die via verschillende wegen bereikt kan worden.
De onderzoekers gebruikten I-BET151, een in het lab ontwikkelde BET-remmer die Myc-tekort nabootst, en remden mTOR om voedingsschaarste te simuleren. In beide condities bleven de cellen pluripotent terwijl hun stofwisseling, RNA-productie en eiwitsynthese sterk afnamen. De cellen weerstonden pogingen om differentiatie af te dwingen en hervatten, na het verwijderen van de remmers, normale ontwikkeling en konden bijdragen aan gezonde embryo's.
Op moleculair niveau activeerden alle stressoren eenzelfde kernreactie: genen die remmen op het MAP-kinasepad werden aangezet. De onderzoekers vonden dat verschillende stressoren het repressieve eiwit Capicua verdrongen; zonder Capicua konden die remgenen aan en hielden ze het differentieerpad geblokkeerd. Het uitzetten van die remmen leidde juist tot verlies van pluripotentie en snelle specialisatie.
De bevinding ondersteunt het idee dat diapauze voortkomt uit de structuur van regulatoire netwerken. De auteurs koppelen dit aan eerder epigenetisch werk uit het Tarakhovsky-lab, inclusief nabootsing van histonen, en bespreken bredere implicaties: dezelfde remmende werking kan verklaren hoe immuuncellen, weefselstamcellen, virussen en kankercellen overleven tijdens langdurige metabolische stress. Het team onderzoekt ook of diapauze-achtige programma's veroudering van neuronen en weerstand tegen schade beïnvloeden.
Moeilijke woorden
- diapauze — rusttoestand met laag metabolisme bij organismendiapauze-achtige
- pluripotentie — vermogen van een cel om verschillende typen te vormen
- metabolisme — alle chemische processen in een cel of organisme
- biosynthese — aanmaak van moleculen zoals eiwitten in cellen
- BET-remmer — stof die BET-eiwitten remt en genexpressie beïnvloedt
- mTOR — celpad dat reageert op voeding en groeisignalen
- MAP-kinasepad — signaalroute die celreacties op stress regelt
- epigenetisch — veranderingen in genexpressie zonder wijziging van DNA
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Welke mogelijke toepassingen of gevolgen ziet u als wetenschappers diapauze-achtige programmering kunnen beheersen in stamcelonderzoek?
- De auteurs noemen overeenkomsten met immuuncellen, virussen en kankercellen. Hoe zou dit begrip van overleving tijdens metabolische stress onderzoek of behandeling kunnen beïnvloeden?
Gerelateerde artikelen
Ontstekingsremmers kunnen herstel na operatie vertragen
Een studie in de Journal of Pain Research toont dat het blokkeren van het immuunsignaal TNF-α direct na een operatie bij muizen herstel kan vertragen en pijn langer kan laten aanhouden. Onderzoekers waarschuwen voor te snelle toepassing bij mensen.
Nieuw synthetisch gel ondersteunt borstkliercellen
Tijdens de pandemie maakten onderzoekers van UC Santa Barbara een op algen gebaseerd synthetisch gel om borstklier-epitheelcellen te bestuderen. Het materiaal ondersteunt normale weefselontwikkeling en kan worden aangepast om celgroei te sturen.
