Van eiwitten die geassocieerd zijn met de regulatie van orgaangrootte en -vorm is gevonden dat ze reageren op de mechanica van de micro-omgeving op een manier die specifiek van invloed is op de beslissing van volwassen hartstamcellen om spier- of vasculaire cellen te genereren.

Celontwikkeling voor specifieke functies - de zogenaamde celdifferentiatie - is cruciaal voor het behoud van gezond weefsel en organen. Twee eiwitten in het bijzonder - het Ja-geassocieerde eiwit (YAP) en WW-domein-bevattende transcriptieregulator-eiwit 1 (WWTR1 of TAZ) - zijn in verband gebracht met de controle van celdifferentiatie in de weefsels van de lymfatische, bloedsomloop, intestinale en neurale systemen, evenals het reguleren van de vernieuwing van embryonale stamcellen. Een internationale samenwerking van onderzoekers heeft nu vastgesteld dat veranderingen in de elasticiteit en nanotopografie van de cellulaire omgeving van deze eiwitten van invloed kunnen zijn op hoe hartstamcellen differentiëren met implicaties voor het ontstaan ​​van hartziekten.

Onderzoekers van het International Centre for Materials Nanoarchitectonics (MANA), National Institute for Materials Science (NIMS) werkte samen met onderzoekers in Finland, Italië, Nederland, Saoedi-Arabië en Tsjechië in de studie.

Ze ontwikkelden YAP- en TAZ-eiwitten die groen fluorescerend eiwit tot expressie brachten, zodat hun locatie in de cel kon worden gevolgd. Vervolgens maakten ze celsubstraten van slimme biomaterialen die dynamische controle van elasticiteit en nanostructuur met temperatuur vertoonden. "Onze gegevens leveren het eerste bewijs dat YAP / TAZ-shuttle-activiteit tussen de kern en het cytoplasma onmiddellijk wordt geactiveerd als reactie op dynamische wijzigingen in de stijfheid van het substraat of de nanostructuur, ", leggen de onderzoekers uit.

Waarnemingen van genexpressie benadrukten de sleutelrol van YAP/TAZ-eiwitten in celdifferentiatie. In verder onderzoek naar het effect van substraatstijfheid vonden ze ook dat celdifferentiatie het meest efficiënt was voor substraten die stijfheid vertoonden die vergelijkbaar was met die in het hart.

De auteurs suggereren dat het begrijpen van de effecten van micro-omgeving nanostructuur en mechanica op hoe deze eiwitten celdifferentiatie beïnvloeden, zou kunnen worden gebruikt om processen te ondersteunen die een gezond hart behouden. Ze concluderen, "Deze eiwitten zijn aangegeven als potentiële doelen om het lot van de hartvoorlopercellen te beheersen door materiaalontwerp."