Een onderzoeksteam heeft een nieuwe regulator ontdekt die bepaalt hoe cellen reageren op mechanische signalen. Hun bevindingen verschijnen in Nature Cell Biology .

Veel onderzoek in de celbiologie heeft zich van oudsher geconcentreerd op het begrijpen van hoe cellen reageren op chemische signalen, zoals diffundeerbare signaalmoleculen. Cellen reageren echter ook op mechanische stimuli zoals celdichtheid, grootte en substraatstijfheid door specifieke genen tot expressie te brengen. Toch zijn de mechanismen waarmee mechanische toezichthouders mechanische stimuli waarnemen grotendeels onontgonnen gebleven.

In dit onderzoek werden menselijke embryonale stamcellen (hESC's) door de onderzoekers gebruikt om te onderzoeken hoe cellen mechanische signalen detecteren en erop reageren. Door een onderzoek van het transcriptoom van hESC's gekweekt onder verschillende celdichtheden, hebben de onderzoekers een belangrijke speler geïdentificeerd die bekend staat als ETV4, die verantwoordelijk is voor het bemiddelen van variaties in stamceldichtheid en het controleren van differentiatie.

Bovendien ontcijferde het team het ingewikkelde mechanisme waarmee ETV4 mechanische signalen waarneemt. Aanvankelijk herkennen integrinereceptoren veranderingen in de celdichtheid en moduleren ze vervolgens de endocytose van een celoppervlakreceptor, namelijk de fibroblastgroeifactorreceptor (FGFR). Mechanische regulatie van FGFR-endocytose bepaalt de eiwitstabiliteit van ETV4 door ERK-signalering.

Tijdens het differentiatieproces van stamcellen speelt ETV4 een rol bij het aansturen van de vorming van mesendoderm in gebieden die worden gekenmerkt door een lage celdichtheid, terwijl het de ontwikkeling van neuroectoderm bevordert in gebieden met een hoge celdichtheid. De onderzoekers ontdekten dat een nieuwe mechanotransducer ETV4 de dynamiek van de celdichtheid overbrugt naar stamceldifferentiatie.

POSTECH-professor Jiwon Jang, die het onderzoek leidde, verklaarde:"We hebben het belang ontdekt van mechanische signalen bij het reguleren van stamceldifferentiatie, samen met de cruciale betrokkenheid van ETV4. Gezien de substantiële implicaties van ETV4 als een cruciaal oncogen, willen we dit inzicht benutten om technologieën bedenken die gericht zijn op het controleren van kankercellen door middel van mechanische signalen."

Naast Jang bestond het onderzoeksteam uit Seungbok Yang, een Ph.D. kandidaat, van de afdeling Levenswetenschappen van de Pohang Universiteit voor Wetenschap en Technologie, en Dr. Mahdi Golkaram van de afdeling Werktuigbouwkunde van de Universiteit van Californië, Santa Barbara (UCSB).

Meer informatie: Seungbok Yang et al., ETV4 is een mechanische transducer die de dynamiek van celdichtheid koppelt aan afstammingsspecificatie, Natuurcelbiologie (2024). DOI:10.1038/s41556-024-01415-w

Journaalinformatie: Natuur Celbiologie

Aangeboden door Pohang Universiteit voor Wetenschap en Technologie