Proteinele de joncțiune celulară influențează semnalizarea celulelor stem și homeostazia tisulară
În numeroase țesuturi animale, celulele stem se divid continuu pentru a crea noi celule care înlocuiesc pe cele vechi sau deteriorate. Totuși, această capacitate necesită o reglementare strictă, deoarece proliferarea necontrolată a celulelor stem poate perturba homeostazia țesutului și poate contribui la tumorigenză.
Cercetătorii de la Institutul Național pentru Științe Fiziologice au identificat un mecanism anterior necunoscut care controlează proliferarea celulelor stem în intestinele Drosophila. Studiul arată că proteinele de joncțiune septată netedă (sSJ), cunoscute pentru rolul lor în adeziunea celulelor, reglează de asemenea semnalizarea în celulele progenitoare intestinale care se diferențiază, pentru a preveni creșterea excesivă a celulelor stem.
Dezvăluind semnalizarea prin adeziune
Studii anterioare realizate de grupul de cercetare au demonstrat că pierderea proteinelor sSJ provoacă supraproliferarea celulelor stem intestinale în muștele de fructe. Cu toate acestea, mecanismul molecular din spatele acestui fenomen rămăsese neclar.
Pentru a rezolva acest mister, echipa de cercetare s-a concentrat asupra celulelor progenitoare intestinale, care sunt generate din celule stem și se diferențiază în celule epiteliale mature.
Prin monitorizarea diferențierii normale, echipa a descoperit că proteinele sSJ se acumulează în regiunea apicală a celulelor progenitoare. În același timp, o enzimă numită aPKC-α, cunoscută drept un conducător al proliferării celulare, este îndepărtată progresiv din aceeași regiune. În contrast, celulele progenitoare care nu au proteine sSJ păstrează aPKC în regiunea apicală.
Pentru a determina dacă această localizare anormală afectează comportamentul celulelor stem, cercetătorii au menținut artificial aPKC în regiunea apicală a celulelor progenitoare. Această manipulare a fost suficientă pentru a induce o proliferare excesivă a celulelor stem intestinale, demonstrând că reglementarea spațială a aPKC este esențială pentru menținerea homeostaziei normale a țesutului.
Analize suplimentare au relevat că aPKC persistent în apical suprimă activitatea Kibra, un activator cheie al căii de semnalizare Hippo, care în mod normal restricționează proliferarea celulară. Prin excluderea aPKC din cortexul apical, proteinele sSJ păstrează funcția Kibra și previn activarea semnalelor care promovează creșterea.
Studiul nostru demonstrează că celulele progenitoare în diferențiere reglează activ proliferarea celulelor stem prin intermediul proteinelor de joncțiune celulară. Această descoperire dezvăluie un rol de semnalizare neașteptat pentru moleculele de adeziune celulară dincolo de simpla conectare a celulelor vecine. Deși cercetarea a fost realizată în musca de fructe, principiile subiacente ar putea contribui la o mai bună înțelegere a întreținerii țesuturilor și a dezvoltării cancerului la organismele superioare, inclusiv la oameni.
Descoperirile oferă noi perspective asupra modului în care țesuturile epiteliale coordonează diferențierea celulară și activitatea celulelor stem pentru a menține integritatea țesutului și ar putea contribui la studii viitoare privind regenerarea țesuturilor și biologia cancerului.
