Ett forskarlag har upptäckt en ny regulator som styr hur celler reagerar på mekaniska signaler. Deras resultat visas i Nature Cell Biology .
Mycket forskning inom cellbiologi har traditionellt fokuserat på att förstå hur celler reagerar på kemiska signaler som spridningsbara signalmolekyler. Emellertid reagerar celler också på mekaniska stimuli såsom celldensitet, storlek och substratstyvhet genom att uttrycka specifika gener. Ändå har mekanismerna genom vilka mekaniska regulatorer uppfattar mekaniska stimuli förblivit i stort sett outforskade.
I denna forskning användes mänskliga embryonala stamceller (hESCs) av forskarna för att fördjupa sig i hur celler upptäcker och reagerar på mekaniska signaler. Genom en undersökning av transkriptomet av hESCs odlade under olika celltätheter, hittade forskarna en nyckelspelare känd som ETV4, ansvarig för att förmedla variationer i stamcellstäthet och kontrollera differentiering.
Dessutom dechiffrerade teamet den invecklade mekanismen genom vilken ETV4 uppfattar mekaniska signaler. Initialt känner integrinreceptorer igen förändringar i celldensitet, och modulerar därefter endocytosen av en cellytereceptor, nämligen fibroblasttillväxtfaktorreceptorn (FGFR). Mekanisk reglering av FGFR-endocytos bestämmer proteinstabiliteten hos ETV4 genom ERK-signalering.
Under differentieringsprocessen av stamceller spelar ETV4 en roll för att styra bildandet av mesendoderm i regioner som kännetecknas av låg celltäthet samtidigt som det främjar neuroektodermutveckling i områden med hög celltäthet. Forskarna upptäckte att en ny mekanotransduktor ETV4 överbryggar celldensitetsdynamik till stamcellsdifferentiering.
POSTECH Professor Jiwon Jang, som ledde forskningen, sa:"Vi har avslöjat vikten av mekaniska ledtrådar för att reglera stamcellsdifferentiering tillsammans med den centrala inblandningen av ETV4. Med tanke på ETV4:s betydande implikationer som en kritisk onkogen, föreställer vi oss att utnyttja denna insikt för att utveckla teknologier som syftar till att kontrollera cancerceller genom mekaniska signaler."
Förutom Jang inkluderade forskargruppen Seungbok Yang, en Ph.D. kandidat, från Institutionen för livsvetenskaper vid Pohang University of Science and Technology, och Dr. Mahdi Golkaram från Institutionen för maskinteknik vid University of California Santa Barbara (UCSB).
Mer information: Seungbok Yang et al, ETV4 är en mekanisk omvandlare som länkar cellträngningsdynamik till linjespecifikation, Nature Cell Biology (2024). DOI:10.1038/s41556-024-01415-w
Journalinformation: Naturcellbiologi
Tillhandahålls av Pohang University of Science and Technology
