Twee 'vingerachtige' eiwitten maken gebruik van verschillende mechanismen om het vermogen van embryonale stamcellen om te differentiëren in verschillende celtypen te helpen beschermen, volgens een door A*STAR geleide studie. Deze bevinding kan onderzoekers helpen nieuwe manieren te ontwikkelen om verloren of beschadigd weefsel te regenereren.

PRDM's zijn een familie van 17 eiwitten met vingerachtige structuren die zink, die betrokken zijn bij het reguleren van genexpressie en het wijzigen van de structuur van chromatine, het materiaal dat chromosomen vormt.

Ernesto Guccione, van A*STAR's Instituut voor Moleculaire en Celbiologie, en collega's in heel Singapore onderzochten de rollen van twee PRDM's, PRDM14 en PRDM15, bij de ontwikkeling van embryonale stamcellen (ESC) van muizen.

Ze ontdekten dat beide eiwitten cruciaal waren voor zelfvernieuwing van ESC - het proces dat hun "naïeve staat, " waardoor ESC's de stamcelpool kunnen bestendigen en tot elk celtype kunnen rijpen, maar dat ze dit via verschillende mechanismen deden.

PRDM14 helpt stamcellen naïef te houden door een groep genen uit te schakelen, genaamd DNMT's, die coderen voor een familie van enzymen die methylgroepen aan DNA toevoegen. PRDM15, echter, was niet betrokken bij DNA-methylering.

Het team ontdekte dat PRDM15 de naïeve staat van ESC's in stand hield door genen aan te zetten die betrokken zijn bij het reguleren van twee signaalroutes die communiceren hoe de cel zou moeten functioneren.

"Ik vond het interessant, vanuit een evolutionair standpunt, dat verschillende leden van dezelfde familie, die zich binden aan totaal verschillende doelen, zijn geëvolueerd om soortgelijke routes te reguleren, op een niet-redundante manier, om embryonale stamceldifferentiatie te voorkomen, ' zegt Guccione.

Eerdere studies hadden 'stroomafwaartse' details bepaald van wat er gebeurt in embryonale stamcellen wanneer drie verschillende signaalroutes worden in- en uitgeschakeld, maar veel bleef onbekend over de 'stroomopwaartse' factoren, inclusief die besproken in deze studie, die deze trajecten beïnvloeden. Het begrijpen van deze signaalroutes is belangrijk voor het bepalen van optimale kweekomstandigheden voor muis-ESC's, het begrijpen van de signalen die de normale embryonale ontwikkeling in levende organismen reguleren, en manieren vinden om de lichaamscellen te herprogrammeren om andere weefseltypes te regenereren.

Guccione en zijn collega's werken nu samen met genetici om te onderzoeken of mutaties in PRDM15 leiden tot ontwikkelingsstoornissen bij mensen. "We denken dat onze bevindingen kunnen worden opgenomen in de routinematige screeningstrategieën voor gezinnen met ontwikkelingsstoornissen, " hij zegt.