Kioto universiteto tyrimų komanda atrado „Stag3-Cohesin“-naują mitozinį kohesino kompleksą, kuris padeda nustatyti unikalią spermatogonialinių kamieninių ląstelių (SSC), kamieninių ląstelių, kurios sukelia spermą, DNR architektūrą. Šis „DNR organizatorius“ yra labai svarbus spermos gamybai pelėms: Be STAT STAT, SSC negali tinkamai atskirti, todėl susiduria su vaisingumo problema.
Žmonėms tyrėjai nustatė, kad Stag3 yra labai ekspresuojamas imuninėse B ląstelėse ir B ląstelių limfomose (kraujo vėžio rūšis), o blokuojant sulėtino šių ląstelių augimą. Šis atradimas gali atverti duris naujoms nevaisingumo ir tam tikrų vėžio atvejų gydymo strategijoms.
Šio tyrimo rezultatai yra paskelbti Gamtos struktūrinė ir molekulinė biologija.
Mūsų kūnuose yra daug skirtingų tipų ląstelių, tačiau jose yra ta pati DNR. Kiekvienas ląstelių tipas yra unikalus, kaip ši DNR modifikuota, supakuota, sulankstyta ir sutvarkyta. Pagalvokite apie DNR kaip labai ilgą stygos gabalą. Kiekvieno branduolio viduje maždaug du metrai šios DNR stygos turi būti sulankstytos ir laikomos mažesnėje nei žmogaus plaukų plotyje.
Šis sulankstymas yra labai organizuotas, su specialiomis ribomis, vadinamomis izoliacija, kurios atskiria skirtingas DNR ir kontrolės regionus, kurie genai yra įjungti arba išjungti. Žiedo formos baltymų kompleksai, vadinami kohezinais, yra pagrindiniai žaidėjai, sukuriantys šias ribas. Anksčiau buvo manoma, kad kohesino kompleksai egzistuoja dviem pagrindinėmis formomis: mitoziniais kohezinais (turi stag1 arba Stag2 kartu su RAD21) ir mejozinius kohezinus (turi STAT STATG3 kartu su rec8 arba Rad21L).
Gemos ląstelės yra unikalios, nes jos perduoda DNR kitai kartai, ir vystymosi metu joms labai keičiasi DNR sulankstomi. Šios ląstelės vystymosi metu labai reorganizuoja jų DNR pakuotę. Pažymėtina, kad SSC turi unikalų būdą organizuoti savo DNR su neįprastai silpnomis ribomis, tačiau mokslininkai dar nesupranta, kaip tai atsitinka.
Kadangi kohesino kompleksai prisideda prie DNR ribų, o SSC prieš įeinant į mejozę, SSC yra mitotiškai dalijančios ląsteles, tyrimų komanda nusprendė susieti skirtingus kohesino baltymus SSC, kultivuojant in vitro, ir kurie baltymai buvo kiekvienoje vietoje.
Jie nustatė, kad RAD21, kuris paprastai bendradarbiauja su Stag1 ar Stag2, dalijant ląsteles, vietoj to bendradarbiauja su STATO. Anksčiau buvo manoma, kad šis baltymas veikia tik mejozės metu. Naudodamiesi imunoprecipitacijos-masės spektrometrija (technika, identifikuojanti, kurie baltymai prilimpa kartu), jie patvirtino, kad Rad21 ir Stag3 sudaro kompleksą, atskleidžiant naujo tipo kohesiną, kurį jie vadino stag3-kohesin.
Norėdami išsiaiškinti, ką daro šis naujas kompleksas, tyrėjai sukūrė dviejų tipų genetiškai modifikuotus SSC in vitro: vienam rinkiniui visiškai trūko STAG3, o kitame – tik STAT3 (be STAG1 ar Stag2). Jie sužinojo, kad STAG3-Cohesin yra atsakingas už neįprastai silpnas DNR ribas SSC.
Svarbiausia, kad pelėms, trūkstančioms STAG3, SSC negalėjo efektyviai pereiti nuo savo kamieninių ląstelių būklės iki kito spermos vystymosi etapo. Tai sukėlė vaisingumo problemą, parodant, kad stag3-chesin daro daugiau nei DNR organizuoja, ir yra labai svarbus tinkamam lytinių ląstelių vystymuisi.
Kadangi STOT3 funkcionuoja mitotiškai dalijančiose ląstelėse, komanda tada ištyrė, ar ji taip pat gali veikti ir kitų žmonių ląstelių tipuose. Išanalizavę didelius visų tipų žmogaus ląstelių duomenų rinkinius, jie nustatė, kad Stag3 yra labai ekspresuojamas imuninėse B ląstelėse ir B ląstelių limfomose, tokio tipo kraujo vėžyje. Įdomu tai, kad blokuojant Stag3, šias limfomos ląsteles laboratoriniuose tyrimuose augo daug lėčiau, o tai rodo, kad STAT3 gali būti ištirtas kaip galimas būsimų vėžio tyrimų taikinys.
Šis tyrimas atskleidė, kad stag3-Cohezinas yra naujo tipo DNR organizuojantis baltymų kompleksas, kuris veikia labai skirtingai nei anksčiau žinomi kompleksai. Tikimasi, kad dėl savo unikalių savybių tolesni šio komplekso tyrimai padidins mūsų supratimą apie tai, kaip genų aktyvumas kontroliuojamas per DNR organizavimą. Vienas įspūdingiausių atradimų buvo tas, kad tiesiog keičiant STAG3 lygį, sėklidėje gali būti kamieninių ląstelių dalis. Tai rodo naują mechanizmą, kuris reguliuoja SSC būseną ties riba tarp normalių ląstelių dalijimosi ir mejozės pradžios.
Be lytinių ląstelių, atradimas, užblokavęs STAG3, sulėtina B ląstelių vėžio augimą, rodo galimą ST ST STOG3 vaidmenį atliekant būsimus vėžio tyrimus. Nors norint atskleisti tikslus mechanizmus reikia atlikti daugiau tyrimų, šie duomenys siūlo naujų įžvalgų, kurios galėtų paspartinti kamieninių ląstelių biologiją, reprodukcinę mediciną ir vėžio gydymą.
Šiam tyrimui vadovavo prof. Mitinori Saitou, Kyoto universiteto (taip pat Mashiro Nagano (vėliau ir Medicinos Mediceets instituto docentas, Masachusetts asistentas, Masachusetts asistentas, Masahiro Nagano (taip pat Masachusetts instituto docentas), ir Masahiro Nagano (tada Masachusetts instituto docentas), ir Masahiro Nagano (tada Masachusetts instituto docentas), ir Postdoctoro tyrėjas (taip pat Masachusets institutas. Ph.D.