Po prvi put, istraživači su pokazali da se suštinski biološki proces poznat kao sinteza proteina može proučavati u odraslim matičnim ćelijama - nešto što su naučnici dugo pokušavali da postignu. Revolucionarna otkrića Istraživačkog instituta Dječjeg medicinskog centra na UT Southwestern (CRI) također pokazuju da je precizna količina proteina koju proizvode krvotvorne matične ćelije ključna za njihovu funkciju.
Otkriće, objavljeno danas online u Nature, mjeri proizvodnju proteina, proces poznat kao translacija, i pokazuje da sinteza proteina nije samo fundamentalna za reguliranje matičnih stanica, već je i ključna za njihov regenerativni potencijal.
"Otkrili smo nova područja ćelijske biologije koja niko do sada nije vidio", rekao je dr. Sean Morrison, direktor Instituta za dječja istraživanja, profesor pedijatrije, i Mary McDermott Cook Katedre za pedijatrijsku genetiku na UT Southwestern Medical Center. "Niko nikada nije proučavao sintezu proteina u somatskim matičnim ćelijama. Ovo otkriće ne samo da nam govori nešto novo o regulaciji matičnih ćelija, već otvara mogućnost proučavanja razlika u sintezi proteina između mnogih vrsta ćelija u tijelu. Vjerujemo da postoji neotkriveni svijet biologije koji omogućava različitim vrstama stanica da sintetiziraju proteine različitim brzinama i na različite načine, te da su te razlike važne za stanični opstanak."
Dr. Laboratorij Adriana Salića na medicinskoj školi Harvard hemijski je modificirao antibiotik puromicin na način koji je omogućio vizualizaciju i kvantifikaciju količine proteina koju sintetiziraju pojedinačne stanice u tijelu.dr Robert A. J. Signer, postdoktorski istraživač u laboratoriji dr. Morrisona i prvi autor studije, shvatio je da se ovaj reagens može prilagoditi za mjerenje sinteze novih proteina od strane matičnih ćelija i drugih ćelija u sistemu za stvaranje krvi.
Ono što su naišli je bilo zapanjujuće, rekao je dr. Morrison. Nalazi sugeriraju da različite vrste krvnih stanica proizvode znatno različite količine proteina po satu, a posebno matične stanice sintetiziraju mnogo manje proteina od bilo koje druge stanice koje stvaraju krv.
"Ovaj rezultat sugerira da matične ćelije koje stvaraju krv zahtijevaju nižu stopu sinteze proteina u poređenju s drugim stanicama koje tvore krv," rekao je dr. Morrison, stariji autor rada.
Istraživači su primijenili nalaze na modelu miša s genetskom mutacijom u komponenti ribozoma - mašineriji koja proizvodi proteine - i stopa proizvodnje proteina je smanjena u matičnim ćelijama za 30 posto. Naučnici su takođe povećali stopu sinteze proteina brisanjem tumor-supresorskog gena Pten u matičnim ćelijama koje formiraju krv. U oba slučaja, funkcija matičnih ćelija je bila primjetno narušena.
Zajedno, ova zapažanja pokazuju da matične ćelije koje stvaraju krv zahtevaju visoko regulisanu brzinu sinteze proteina, tako da povećanje ili smanjenje te stope narušava funkciju matičnih ćelija.
"Neverovatno, kada su ribosomski mutantni miševi i Pten mutantni miševi bili uzgajani zajedno, funkcija matičnih ćelija se vratila u normalu, a mi smo u velikoj meri odložili, a u nekim slučajevima i potpuno blokirali, razvoj leukemije," dr. Morrison rekao je. "Sve se ovo dogodilo jer je proizvodnja proteina u matičnim ćelijama vraćena u normalu. Bilo je kao da su dvije nepravde napravile pravo."
Mnoge bolesti, uključujući degenerativne bolesti i određene vrste karcinoma, povezane su s mutacijama u mašinama koje proizvode proteine. Međutim, zašto je to tako, tek treba razumjeti. Otkrića poput ovog otvaraju mogućnost da su promjene u sintezi proteina neophodne za razvoj ovih bolesti.
"Mnogi ljudi misle o sintezi proteina kao o funkciji održavanja kuće, u smislu da se dešava iza kulisa u svim ćelijama", rekao je dr. Signer. "Realnost je da su mnoge funkcije održavanja visoko regulirane; one jednostavno nisu dovoljno proučavane da prepoznaju razliku između stanica. Mislim da je ono što vidimo u ovoj studiji samo vrh ledenog brijega, gdje se odvija proces proteina. proizvodnja je vjerovatno prilično različita u različitim tipovima ćelija."
