幹細胞:重要なタンパク質の増幅

研究者は、幹細胞の発達に寄与するメカニズムを発見しています

より良い組み合わせ:SUMO-1タンパク質(オレンジ)は、Oct-4タンパク質のアミノ酸K118(左上)にドッキングします。 この2つのタンパク質の組み合わせにより、Oct-4がより安定し、ターゲットDNAとの結合性が向上します(下図)。 ©MPI for Molecular Biomedicine
読み上げ

幹細胞は万能です:彼らは異なる細胞型に発展することができます。 タンパク質Oct4は、幹細胞が進化して特殊化するかどうか、または多能性のままかどうかを制御します。 化学プロセスはOct4を変更する可能性があるため、幹細胞の運命を決定します。 国際的な研究チームが、Oct4が幹細胞でどのように機能するかを制御する新しいメカニズムを発見しました。

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彼らは、特定のタンパク質が幹細胞マーカーに結合し、その寿命を延長し、遺伝子読み取り能力を高めることを発見しました。 Journal of Biological Chemistryのペンシルベニア大学の同僚と一緒に、Max Planck Institute for Molecular BiomedineineのHansSchöler率いる科学者によると、将来、新しい発見は幹細胞の開発を導くのに役立つかもしれません。

細胞の中で多才な人にとっては程度が狭い:幹細胞はさまざまな組織細胞に成長することができます-腫瘍にもなります。 しかし、多能性幹細胞がどのように発達するかは運命の気まぐれではなく、タンパク質Oct4によって大きく影響されます。 汎用性の高い幹細胞での濃度が半分になると、万能型は病気の組織に変わります。 ただし、初期濃度の2倍にさらに増加すると、通常の生化学的開始シグナルが発生するため、幹細胞は段階的に進化して新しい胚を形成します。 Oct4を変更する化学プロセスがあり、Oct4の活性に影響します。

タンパク質は寿命を延ばします

「最終的に、これは幹細胞の発達も制御します」とシェーラーは言います。 マックスプランク分子生物医学研究所の所長は、ペンシルバニア大学の元同僚と協力して新しいメカニズムを発見しました。 「我々は小さなタンパク質がOct4に結合し、その寿命を延長し、その活性を改善することを発見した」とシェーラーは述べた。 ディスプレイ

とりわけ、タンパク質Oct4は特定の遺伝子の開始領域であるプロモーターに結合します。 このようにして、転写、すなわち遺伝子の読み取りとタンパク質への変換を活性化します。 このようにして、Oct4は細胞多能性を維持する両方の遺伝子を活性化できますが、細胞の発達を開始する遺伝子も抑制します。 科学者は、Oct4が遺伝子に結合すると化学的に変化するため、Oct4の動作が異なると仮定しました。 タンパク質への小分子の結合は、そのような化学変化をもたらします。

ユビキタスコンバーターとしてのSUMO

研究では、いわゆるSUMOタンパク質が特に転写因子に結合してその機能を変化させることを好むことが示されています。 SUMOは英語のスモールユビキチン関連修飾語から派生し、SUMOがトリガーする関連性とは反対に、小さな遍在するコンバーターを示します。

「我々の実験では、SUMOファミリーの4つのメンバーの1つであるSUMO-1がOct4に結合し、それによってその寿命が延びることを示すことができました」とシュラー氏は説明します。 Oct4とSUMO-1を人工細胞と生細胞に導入し、その後、蛍光抗体の助けを借りて、顕微鏡下で分子が結合していることを証明することができました。研究者は、そのドッキングポイントがSUMO-1によって使用されます。 それらはOct4から潜在的なドッキング部位を意図的に不活性化したため、タンパク質の118位のアミノ酸リジンをアンカー部位にしている。

このSUMO-1のアンカー部位はOct4のDNA結合部位の隣にあるため、科学者は両方のタンパク質の複合体がどのようにDNAに結合するかを調査しました。

腫瘍の治療

「結果は私たちを驚かせました。分子複合体は、純粋なOct4よりも効果的に標的DNAに連鎖しました」とシュラーは言います。 これにより、これがOct4の機能にも影響するかどうかについて疑問が生じました。 「Oct4とSUMO-1を組み合わせることで、多くのプロモータードメインの転写をよりよく制御できることがわかりました」とSchler氏は言います。

しかし、SUMO-1は効果を高めるだけでなく、Oct4の寿命を延ばします。16時間後、結合していないOct4分子の4倍の分子が存在しました。 つまり、Oct4に結合することにより、SUMOは細胞内のタンパク質の量を調節します。 これにより、幹細胞が定期的に腫瘍に分化または変性するかどうかが決定されるため、「これらの発見は、原因が過度に高いオクタン濃度である腫瘍の治療法の開発に役立つ可能性があります」、生徒さん。

(idw-MPG、2007年7月23日-DLO)