蜜蜂蜂王浆蛋白的哺乳动物类似物可保持胚胎干细胞年轻

根据发表在《自然通讯》杂志上的一项新研究，一种与蜂王浆的活性成分类似的哺乳动物蛋白质- 蜂王浆(Apis mellifera)-可以像年轻人一样滋养胚胎干细胞。。

蜂王浆是由水，蛋白质和糖类组成的粘性，微酸性物质。

该物质是蜜蜂蜂巢严格等级结构中的关键组成部分。

在正常情况下，一个女王会产下受精卵，这些卵会发育成雌性工蜂。这些工蜂被奴隶收走，收集花粉和花蜜，筑巢，生下未受精的卵，并趋于幼虫。

相比之下，这些无人机会在蜂巢周围四处打扰，经常在指定的“无人机聚集区”与其他无人机见面，它们徘徊直到新的女王飞过并煽动交配暴动。

最终，当旧女王死后或该蜂巢太大而需要拆分为两个时，该蜂巢需要一个新女王。在这种情况下，工蜂在发育过程中选择了一些雌性幼虫专门与蜂王浆一起培育。

孵化后的头几天，所有的幼虫都被喂上蜂王浆，但是工人们的幼虫很快被转换成蜂王浆，蜂蜜和被称为“蜂面包”的花粉混合而成的混合物。

蜂王浆饮食究竟是如何刺激大肥沃的王后而不是低矮的工蜂的形成，仍然难以捉摸。

但是人类很快就决定了对女王有利的事物对他们也有利。尽管蜂王浆被建议对胆固醇水平，血压，神经系统和荷尔蒙活性有影响，但尚未被FDA批准用于医学用途。

斯坦福大学医学院的凯文·王(Kevin Wang)博士领导的研究小组想知道，蜂王浆的饮食如何引发蜂王与小工人之间的巨大差异。毕竟，这两个昆虫种姓拥有相同的基因组。

王博士说：“我一直对控制细胞大小感兴趣，而蜜蜂是研究这种细胞的绝佳模型。”

“这些幼虫在零日开始都是一样的，但最终在大小上存在巨大而持久的差异。这是怎么发生的?”

研究人员专注于蛋白质(适当地称为皇家肌动蛋白)，以前被认为是蜂王浆中的活性成分。

他们将Royalactin应用于小鼠胚胎干细胞，以研究细胞的反应。

为了使蜂王浆能够影响蜂王的发育，它必须在蜂幼虫的早期祖细胞中起作用。因此，我们决定看看它对胚胎干细胞有什么影响，”王博士说。

胚胎干细胞有效，但易变。当他们在实验室中生长时，他们通常希望放弃其干细胞状态并分化为专门的细胞。

令他们惊讶的是，科学家们发现，即使在没有抑制剂的情况下，添加皇家肌动蛋白也能阻止胚胎干细胞分化。

“这是出乎意料的。通常，这些胚胎干细胞在一种称为白血病抑制因子的抑制剂的存在下生长，这种抑制剂可阻止它们在培养中不适当地分化，但我们发现即使在没有LIF的情况下，Royalactin也能阻止分化。” Wang博士说。

培养的不含LIF的细胞可以愉快地生长多达20代，而不会失去其“干性”。

额外的实验表明，用Royalactin处理的干细胞表现出的基因表达谱与在抑制剂存在下生长的干细胞相似，搅出了已知与多能性有关的蛋白，同时减少了对分化重要的蛋白的产生。然而，细胞的反应令人困惑，因为哺乳动物不制造皇家肌动蛋白。

为了寻求答案，研究小组转向了一个推断蛋白质三维结构的数据库。像锁和钥匙一样，许多蛋白质通过与其他蛋白质或生物分子精确配合而起作用。

该研究的作者想知道哺乳动物中是否可能存在另一种模仿皇家肌动蛋白形状而不是序列的蛋白质。

他们发现了一种名为NHLRC3的哺乳动物蛋白，预计该蛋白会形成与Royalactin类似的结构，并在从鳗鱼到人类的所有动物的胚胎发育早期产生。

此外，他们发现NHLRC3像Royalactin一样，能够在小鼠胚胎细胞中维持多能性，并且在它们中引起的基因表达模式与暴露于Royalactin的那些细胞类似。

他们将蛋白质重命名为“ regina”，这是女王的拉丁文。

研究人员下一步计划调查里贾纳是否对成年动物的伤口愈合或细胞再生有任何治疗价值。

他们还希望他们的发现将有助于研究人员发现更多或更好的方法来保持胚胎干细胞在实验室中生长时的多能性。

“这很有趣。我们的实验表明，里贾纳是控制多能性和产生胚胎组织的祖细胞产生的重要分子。我们将神话般的事物与真实的事物联系起来。”王博士说。

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