2017年2月12日/生物谷的生物/-当大多数细胞分裂时,它们只会产生更多的自己。但是,负责修复受损组织的干细胞面临着一个选择:它们可以产生更多新的干细胞,或者分化为皮肤细胞、肝细胞或体内几乎任何特定的细胞类型。

在一项新的研究中,美国洛克菲勒大学的研究人员发现,这一关键决定取决于细胞器作为微小的器官样结构是否正确分布在分裂的干细胞中。相关研究成果发表在2017年2月3日的《科学》杂志上,论文题目为《器官继承与条约耦合平衡生长与分化》。

该论文的通讯作者、洛克菲勒大学哺乳动物细胞生物学和发育实验室的罗宾·奇默斯·内斯特(Robin Chemers Neuste)主任伊莱恩·富克斯(elaine fuchs)教授说,“为了使身体组织正确发育和自我维持,干细胞的自我更新和分化必须保持精确的平衡。我们的实验表明,细胞器的位置和分布(在这项研究中,它指的是过氧化物酶体)在控制这种微妙的平衡中起着意想不到的作用。”

{科研}Science:细胞器分配决定着干细胞命运

不对称分裂是皮肤的外部,表皮为身体提供保护屏障,而干细胞则位于其内部深处。在发育过程中,干细胞不对称分裂,产生两个子细胞:一个子细胞保持自我更新的能力,仍然留在内部,而另一个子细胞分化,渴望迁移,成为外表皮的一部分。

通过研究发育中的小鼠皮肤,这篇论文的第一作者Ammasare设计了一种方法来识别有助于引导干子细胞和分化子细胞之间平衡的基因。一种特殊的蛋白质pex11b引起了她的注意。它与过氧化物酶体膜结合。过氧化物酶体是一种帮助食物释放能量的细胞器。

阿萨尔证实,这种蛋白质的作用机制似乎是确保过氧化物酶体位于适当的位置,以便它们可以分布在两个子细胞之间。在缺乏pex11b的干细胞中,过氧化物酶体不能均匀分布。在某些情况下,一个子细胞获得了所有过氧化物酶体,而另一个子细胞没有获得任何过氧化物酶体。对于那些过氧化物酶体分布被破坏的干细胞,细胞分裂需要更长的时间,并且由于分离的细胞遗传物质的结构,纺锤体不能正确排列。

{科研}Science:细胞器分配决定着干细胞命运

阿萨尔发现从干细胞中去除pex11b的最终结果是较少的子细胞能够分化成成熟的皮肤细胞。

延迟改变命运这些研究人员然后使用复杂的实验室技术来移动干细胞中的过氧化物酶体,结果是一样的。阿萨尔说,“如果过氧化物酶体在细胞分裂过程中处于错误的位置,那么无论它们如何到达那里,都会延迟分裂过程。”

这种效应对小鼠非常显著:如果过氧化物酶体在干细胞中的定位被破坏,小鼠胚胎就不能再产生正常的皮肤。

Fuchs说,“虽然有一些证据表明细胞器(包括产生能量的线粒体)的分布可以影响细胞分裂的结果,但我们首次证实这种现象对于正确的干细胞行为和组织形成是不可或缺的。”

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