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科学家发现了对分裂干细胞命运的意外影响

当大多数细胞分裂时,它们只会自己制造更多细胞。但负责修复或制造新组织的干细胞有一个选择:它们可以产生更多的干细胞或分化成皮肤细胞,肝细胞或几乎任何身体的特化细胞类型。正如2月3日在“ 科学”杂志上报道的那样,洛克菲勒大学的科学家发现,这一关键决定可能取决于是否在分裂的干细胞内正确分配出微小的器官样结构,细胞器。

科学家发现了对分裂干细胞命运的意外影响

“为了让身体的组织得到适当的发育并保持自我,必须仔细平衡更新和分化,”资深作者Elaine Fuchs说,Rebecca C. Lancefield教授和哺乳动物细胞生物学和发育的Robin Chemers Neustein实验室负责人。“我们的实验表明细胞器的定位和遗传具有意想不到的作用,在这种情况下是酶填充的过氧化物酶体,用于控制这种错综复杂的平衡。”

分歧不均匀

皮肤的外层,即表皮,为身体提供保护屏障,干细胞深入其中。在发育期间,这些细胞分裂,使得一个更新的干细胞子女保持向内,而另一个女儿分化并向外移动成为表皮的外层的一部分。第一作者,实验室的研究生Amma Asare想知道皮肤细胞是如何首次出现并开始这种转变的。

通过研究开发小鼠皮肤,Asare设计了一种方法来鉴定基因,这些基因有助于指导保持茎状或分化的新细胞之间的平衡。一种特殊的蛋白质Pex11b引起了她的注意。它与围绕过氧化物酶体的膜相关联,过氧化物酶体是一种有助于从食物中释放能量的细胞器。

Asare表明,蛋白质似乎通过确保细胞器位于正确的位置而起作用,因此它们可以在子细胞之间分开。在缺乏Pex11b的细胞中,过氧化物酶体不能均匀分配 - 在某些情况下,一个子细胞最终得到所有过氧化物酶体而另一个完全没有得到任何过氧化物酶体。对于那些过氧化物酶体分布被破坏的细胞,细胞分裂需要更长的时间,而有丝分裂纺锤体,即分离女儿遗传物质的结构,没有正确排列。

Asare发现,耗尽Pex11b 皮肤干细胞的最终结果是,较少的子细胞能够分化成成熟的皮肤细胞。

延迟会改变命运

研究人员接下来使用先进的实验室技术将过氧化物酶体移入细胞周围,效果相同。“如果过氧化物酶体在细胞分裂过程中处于错误的位置,无论它们如何到达那里,都会减缓过程,”Asare说。

对整个生物体的影响是显着的:如果过氧化物酶体定位在干细胞中被破坏,则小鼠胚胎不再能够形成正常皮肤。

“虽然一些证据已经表明细胞器的分布,包括产生能量的线粒体,可以影响细胞分裂的结果,但我们首次表明这种现象对于干细胞的正常行为和组织的形成至关重要, “福克斯说,他也是霍华德休斯医学研究所的调查员。

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