Ett team av forskare vid University of California, San Francisco (UCSF) har tillämpat en ny teori för att lära sig hur och varför celler differentierar till olika typer. Fynden, publicerade i tidskriften Nature Genetics, kan leda till nya sätt att behandla sjukdomar som cancer och diabetes.
Celldifferentiering är den process genom vilken stamceller utvecklas till mogna celler med specifika funktioner. Till exempel kan stamceller differentiera till hjärnceller, hjärtceller eller muskelceller. Processen för celldifferentiering styrs av ett komplext nätverk av gener och proteiner.
Traditionella modeller för celldifferentiering har fokuserat på hur individuella gener reglerar uttrycket av andra gener. Men den nya teorin, kallad "hierarkin av transkriptionsfaktorer", tyder på att celldifferentiering kontrolleras av ett litet antal master transkriptionsfaktorer som reglerar uttrycket av många andra gener.
Transkriptionsfaktorer är proteiner som binder till DNA och kontrollerar uttrycket av gener. Hierarkin av transkriptionsfaktorer tyder på att ett litet antal mastertranskriptionsfaktorer är överst i hierarkin och styr uttrycket av andra transkriptionsfaktorer, som i sin tur styr uttrycket av gener som kodar för proteiner.
Forskarna testade hierarkin för transkriptionsfaktorteorin genom att studera hur embryonala stamceller från mus differentierar till neurala stamceller. De fann att ett litet antal master transkriptionsfaktorer var ansvariga för de första stegen i neural differentiering. Dessa master transkriptionsfaktorer aktiverade sedan uttrycket av andra transkriptionsfaktorer, vilket i sin tur aktiverade uttrycket av gener som kodade för proteiner involverade i neural utveckling.
Fynden ger nya insikter om hur celldifferentiering kontrolleras. Detta kan leda till nya sätt att behandla sjukdomar som cancer och diabetes, som kännetecknas av onormal celldifferentiering.
"Genom att förstå hur celler differentierar kan vi lära oss att kontrollera processen och använda den till vår fördel", säger seniorförfattaren Huda Zoghbi, MD, professor i pediatrik, neurologi och biokemi vid UCSF. "Detta kan leda till nya behandlingar för sjukdomar som cancer och diabetes."
