蜜蜂蛋白质保持干细胞的青春

哺乳动物蛋白结构相似的蜜蜂蜂王浆的活性成分——queen-making黏糊糊的东西,帮助工蜂筹集新产卵天后蜂巢——作为一种青春之泉老鼠胚胎干细胞,据斯坦福大学医学院的研究人员。

蛋白质使细胞保持多能,这意味着它们可以变成任何细胞在体内条件下,通常会引发他们发展成专门的细胞。

这一意外发现可能的火焰”延续上千年的辩论,蜂王浆的再生能力。更重要的是,发现揭示多能性的新途径,提出新颖的方式保持干细胞处于一种假死的状态,直到未来所需的治疗。

“在民间传说,蜂王浆有点像super-medicine,尤其是在亚洲和欧洲,“皮肤病学助理教授Kevin Wang说,医学博士,博士,“但royalactin的DNA序列,果冻中的活性成分,是独一无二的蜜蜂。现在,我们发现了一个结构类似哺乳动物蛋白能保持干细胞多能性”。

王是这项研究的资深作者,发表在12月4日的《自然通讯。外科副教授吊杆Wan博士是第一作者。

蜂巢的组件层次结构

蜂王浆是严格的层次结构的一个关键组成部分的蜜蜂蜂巢。在正常情况下,一个单一的女王了受精卵发育成女性工蜂。这些工蜂奴隶收集花粉和花蜜,建立蜂窝,铺设的未受精卵和倾向于幼虫。相比之下,无人机懒洋洋地倚靠蜂巢,唤醒自己时常遇到其他无人机在指定的“无人机会众领域”他们盘旋,直到一个新的女王果蝇交配,煽动骚乱。

最终需要一个新的女王蜂巢老皇后死后或蜂巢增长太大,需要分成两个。在这种情况下,工蜂选择几个雌性幼虫培育只与蜂王浆——粘性,微酸性物质由水、蛋白质和糖类——在他们的发展。所有幼虫吃蜂王浆孵化后的头几天,但工人幼虫很快转向蜂王浆、蜂蜜和花粉混合物称为“蜜蜂面包。”

蜂王浆的饮食是如何刺激的形成一个大型的、肥沃的女王而不是卑微的工蜂仍然难以捉摸。但人类很快就决定什么适合女王必须对他们有利。尽管蜂王浆建议影响胆固醇水平,血压、神经系统和内分泌活动,它没有被美国食品和药物管理局批准药物使用。

王想知道蜂王浆的饮食可能引发的极端之间的差异见过女王蜜蜂和小得多的工人。毕竟,两个昆虫种姓共享一个相同的基因组。

“我一直感兴趣的细胞大小的控制,”王说,“和蜜蜂是一个很好的模型来研究这个问题。这些幼虫开始相同的零天,但最后戏剧性的和持久的差异大小。这是怎么发生的?”

王先生和他的同事们专注于一种蛋白质——适当地称为royalactin此前建议蜂王浆中的活性成分。他们应用royalactin老鼠的胚胎干细胞研究细胞的反应。

“蜂王浆对女王发展产生影响,它必须工作在蜜蜂幼虫早期祖细胞,”王说。“所以我们决定看看有什么影响,如果有的话,胚胎干细胞。”

胚胎干细胞是强有力的,但变化无常。在实验室,他们经常想放弃干细胞和分化成专门的细胞状态。研究人员设计的方法来保持细胞线通过添加分子抑制分化细胞生长的环境。

令他们吃惊的是,王先生和他的同事们发现,添加royalactin停止分化的胚胎干细胞,即使没有的抑制剂。

“这是意想不到的,”王说。“通常情况下,这些胚胎干细胞生长在一个叫做白血病抑制因子抑制剂的存在阻止他们区分不当在文化、但是我们发现royalactin阻塞分化即使没有生活。“培养LIF-free细胞增长20代幸福没有失去”具备干细胞,”研究人员发现。

额外的实验表明,royalactin-treated干细胞基因表现出类似于干细胞生长抑制剂的存在,大量蛋白质已知和多能性相关,而缓解生产蛋白质的重要区别。然而,细胞的反应是令人困惑,因为哺乳动物不让royalactin。

对答案,研究人员转向一个数据库,推断蛋白质的三维结构。像一个锁和钥匙,许多蛋白质通过拟合精确连同其他蛋白质或生物分子。科学家们怀疑可能有另一种蛋白质在哺乳动物中,模仿的形状,但没有序列,royalactin。

王发现哺乳动物的蛋白质称为NHLRC3形成结构类似于royalactin和预测,是在胚胎发育早期人类在所有动物鳗鱼。此外,他们发现NHLRC3 royalactin一样,能够维持在老鼠胚胎干细胞多能性,和它引起了类似的基因表达模式在这些细胞暴露于royalactin。他们改名为蛋白质雷吉娜,拉丁语女王。

研究人员下一步准备调查Regina是否有治疗价值在伤口愈合或在成年动物细胞再生。他们也希望他们的发现将有助于研究人员发现更多或更好的方式来保持胚胎干细胞多能在实验室。

“这很奇妙,”王说。“我们的实验暗示雷吉娜是一个重要的分子调节的祖细胞多能性和生产产生的组织胚胎。我们连接一些神秘的东西真实的。”

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参考:

湾,d . C。摩根,s . L。Spencley, a . L。马里亚诺•N。,Chang e . Y。Shankar, G。,。Wang k . c (2018)。蜜蜂Royalactin解锁守恒的多能性途径在哺乳动物。自然通讯,9(1)。doi: 10.1038 / s41467 - 018 - 06256 - 4