Hjerteceller reagerer på stive omgivelser

Proteiner forbundet med reguleringen af ​​organstørrelse og -form har vist sig at reagere på mikromiljøets mekanik på måder, der specifikt påvirker voksne hjertestamcellers beslutning om at generere muskulære eller vaskulære celler.

Celleudvikling til specifikke funktioner - såkaldt celledifferentiering - er afgørende for at opretholde sunde væv og organer. Især to proteiner - det Yes-associerede protein (YAP) og WW-domæneholdige transkriptionsregulatorprotein 1 (WWTR1 eller TAZ) - er blevet forbundet med kontrol af celledifferentiering i lymfevævene, kredsløb, tarm- og neurale systemer, samt regulering af embryonal stamcellefornyelse. Et internationalt samarbejde mellem forskere har nu identificeret, at ændringer i elasticiteten og nanotopografien af ​​det cellulære miljø af disse proteiner kan påvirke, hvordan hjertestamceller differentierer med implikationer for opståen af ​​hjertesygdomme.

Forskere ved International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), National Institute for Materials Science (NIMS) samarbejdede med forskere i Finland, Italien, Holland, Saudi-Arabien og Tjekkiet i undersøgelsen.

De konstruerede YAP- og TAZ-proteiner, der udtrykte grønt fluorescerende protein, så deres placering i cellen kunne spores. De fremstillede derefter cellesubstrater fra smarte biomaterialer, der viser dynamisk kontrol af elasticitet og nanostruktur med temperatur. "Vores data giver det første bevis for YAP/TAZ-shuttling-aktivitet mellem kernen og cytoplasmaet, der straks aktiveres som reaktion på dynamiske modifikationer i substratstivhed eller nanostruktur, " forklarer forskerne.

Observationer af genekspression fremhævede nøglerollen af ​​YAP/TAZ-proteiner i celledifferentiering. I yderligere undersøgelser af effekten af ​​substratstivhed fandt de også, at celledifferentiering var mest effektiv for substrater, der udviser stivhed svarende til den, der findes i hjertet.

Forfatterne foreslår, at forståelse af virkningerne af mikromiljøets nanostruktur og mekanik på, hvordan disse proteiner påvirker celledifferentiering, kunne bruges til at hjælpe processer, der opretholder et sundt hjerte. De konkluderer, "Disse proteiner er angivet som potentielle mål til at kontrollere hjertestamcellernes skæbne ved materialedesign."