Istraživači su otkrili mehanizam koji omogućava odraslim moždanim matičnim ćelijama da eksprimiraju gene koji održavaju njihov identitet i gene za diferencijaciju neurona bez sukoba u ćelijskoj aktivnosti. Štaviše, ovaj mehanizam omogućava da matične ćelije budu spremne da lako odgovore na signale diferencijacije.
Sve ćelije u organizmu imaju iste gene, ali razlika između njih je u genima koje izražavaju i u genima koje nemaju. Ovo je poznato kao ćelijski identitet i određivaće funkcije ćelija tokom njihovog života. Slučaj moždanih matičnih ćelija je zanimljiv jer one izražavaju gene koji ih drže kao matične ćelije, kao i druge gene koji su specifični za neurone koje proizvode.
Do sada je bilo nepoznato kako su moždane matične ćelije uspele da eksprimiraju oba tipa gena, a da ne naiđu na konflikte u odlučivanju, gde se ćelija suočava sa neizvesnošću da li da postane neuron ili da zadrži svoje stanje matičnih ćelija. Međutim, rezultati ove studije, objavljeni u Nature Communications, otkrili su mehanizam koji sprečava prevođenje gena diferencijacije u matične ćelije. Ovo otkriće rešava navodni problem sukoba odluka.
Objašnjavajući proces, Ainara Gonzalez-Iglesias, prvi autor članka, kaže: „Kada se geni transkribuju, oni generišu glasničke RNK koje se zatim prevode u proteine, efektore ćelijskih funkcija. Da bi se ovaj proces dogodio, ovi glasnici moraju napusti ćelijsko jezgro i otići u citoplazmu da bude prevedena“.
Stručnjaci su otkrili da ključ leži u glasničkim RNK gena matičnih ćelija koji napuštaju jezgro da bi se preveli u proteine, dok su oni neuronskih gena zadržani u jezgru. „Iz tog razloga, ćelije su nastavile da održavaju svoj status matičnih ćelija“, objašnjava istraživač.
Kada matične ćelije treba da se diferenciraju u neurone, mehanizam funkcioniše slično. Nieto objašnjava: „U ovom slučaju, prenosioci gena za održavanje matičnih ćelija zadržavaju se u jezgru i sprečavaju njihovo prevođenje u proteine.
Uprkos tome što se oba tipa gena kontinuirano eksprimiraju, istraživač naglašava da se „glasnici gena koji nisu potrebni za neposrednu funkciju uvek zadržavaju i ne prevode. Ovaj mehanizam ne samo da rešava konflikte odluka unutar ćelija, već i pokreće ćelijsku mašineriju za trenutnu diferencijaciju po prijemu odgovarajući signal.“
Matične ćelije poseduju izuzetnu sposobnost regeneracije tkiva. Iako obim njihovog doprinosa regeneraciji u ljudskom mozgu odrasle osobe ostaje neizvestan, Nieto naglašava fundamentalnu ulogu ovoga. Bez toga bi moglo doći do preuranjene neuronske diferencijacije, potencijalno narušavajući pravilno funkcionisanje nervnog sistema.
Istraživače, iz Laboratorije za plastičnost ćelija u razvoju i bolesti, predvodi Angela Nieto sa Instituta za neuronauke (IN), zajedničkog centra Španskog nacionalnog istraživačkog saveta (CSIC) i Univerziteta Migel Hernandez (UMH) iz Elčea.
Ovo istraživanje je sprovedeno u saradnji sa laboratorijom koju vodi Isabel Farinas, stručnjakinja za matične ćelije, na Institutu za biotehnologiju i biomedicinu Univerziteta u Valensiji, i laboratorijom koju vodi Huan Valcarcel, stručnjak za mehanizme obrade RNK, na Institutu za biotehnologiju i biomedicinu Univerziteta u Valensiji. Centar za genomsku regulaciju u Barseloni. Studija je fokusirana na subventrikularnu zonu mozga odraslog miša, koja sadrži veliku populaciju matičnih ćelija.
Kroz ovo istraživanje, oni potvrđuju da je mehanizam zadržavanja u jezgru povezan sa nedostatkom RNK modifikacije koja se zove metilacija. Ova modifikacija pokreće eliminaciju introna, koji su fragmenti RNK glasnika koji se moraju ukloniti za pravilan nuklearni izvoz i translaciju glasnika.
Stručnjaci su pomno posmatrali kako se RNK prenosi u jezgru koristeći in situ hibridizaciju, tehniku koja vizualizuje glasničku RNK u tkivima. Ova tehnika, koja se široko koristi u Nietoovoj laboratoriji u IN, pokazala se ključnom u identifikaciji mehanizma.
Gonzales-Iglesijas kaže: „Iako sada postoje sofisticirane tehnike sekvenciranja, in situ hibridizacija nas je vodila da otkrijemo mehanizam.“
