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Die Proteinsynthese wurde erstmals in Stammzellen untersucht
Ein neuer Durchbruch in der Stammzellforschung ist dank der Wissenschaftler des Forschungszentrums für Kindermedizin am UT Southwestern Medical Center in Dallas, Texas, gelungen.
Die Forscher behaupten, dass die Proteinsynthese - ein essentieller biologischer Prozess - in adulten Stammzellen untersucht werden kann. Dies konnten die Wissenschaftler bisher nicht erreichen.
Es wird angenommen, dass viele degenerative Erkrankungen und einige Krebsarten mit Mutationen verbunden sind, die den Prozess der Proteinsynthese beeinflussen. Aber Experten konnten nicht feststellen, warum dies geschieht.
Daher ist die Entdeckung des Teams wichtig, um das Verständnis der Proteinsynthese zu verbessern und zu erklären, warum Veränderungen im Prozess mit der Entwicklung von Krankheiten zusammenhängen.
Die Forschung baute auf früheren Arbeiten auf, die ein modifiziertes Antibiotikum, genannt Puromycin, verwendeten, um es zu ermöglichen, die Menge an Protein zu sehen und zu messen, die im Körper synthetisiert wird.
Stammzellen benötigen eine regulierte Proteinsyntheserate
Wenn die ribosomalen Mutantenmäuse und die Pten-Mutantenmäuse zusammen gezüchtet wurden, kehrte die Stammzellenfunktion zu normal zurück und die Entwicklung von Leukämie wurde stark verzögert.
Mit diesem Reagens stellte das Team des Children's Medical Center Research Institute (CRI) fest, dass verschiedene Arten von Blutzellen unterschiedliche Mengen an Protein pro Stunde produzieren. Außerdem synthetisieren Stammzellen viel geringere Mengen an Protein als andere blutbildende Zellen.
Der Autor des Artikels, CRI-Direktor Dr. Sean Morrison, sagt, diese Entdeckung "legt nahe, dass blutbildende Stammzellen im Vergleich zu anderen blutbildenden Zellen eine niedrigere Proteinsyntheserate benötigen."
Die Forscher testeten ihre Ergebnisse mit Mäusen. Sie fanden heraus, dass, wenn eine genetische Mutation in einer Komponente der Maschinerie, die Proteine ??produziert - das Ribosom genannt wird - vorhanden war, die Proteinproduktion in Stammzellen um 30% reduziert wurde.
In einer anderen Gruppe von Mäusen versuchten die Wissenschaftler, die Geschwindigkeit der Proteinsynthese durch Deletion des Tumorsuppressorgens Pten in blutbildenden Stammzellen zu erhöhen. Dies hatte die Wirkung, die Stammzellenfunktion zu beeinträchtigen.
Diese Beobachtungen bestätigen, dass blutbildende Stammzellen eine hoch regulierte Geschwindigkeit der Proteinsynthese benötigen. Daher führte eine Erhöhung oder Verringerung der Syntheserate dazu, dass die Stammzellen weniger effektiv arbeiteten.
"Es war, als ob zwei Fehler ein Recht machten"
Aber es gab noch eine weitere Wendung. Dr. Morrison erklärt:
Erstaunlicherweise, als die ribosomalen Mutantenmäuse und die Pten-Mutantenmäuse zusammen gezüchtet wurden, kehrte die Stammzellenfunktion zu normal zurück, und wir verzögerten die Entwicklung von Leukämie stark und in einigen Fällen vollständig blockiert.
All dies geschah, weil die Proteinproduktion in Stammzellen wieder normal war. Es war so, als hätten zwei Fehler ein Recht. "
"Viele Menschen halten die Proteinsynthese für eine reine Haushaltsfunktion, da sie in allen Zellen hinter den Kulissen stattfindet", sagt Dr. Robert A.J. Signer, Postdoktorand und erster Autor der Studie.
"Die Realität ist, dass viele Funktionen des Housekeeping stark reguliert sind", fügt Dr. Signer hinzu, "sie wurden einfach nicht genug untersucht, um den Unterschied zwischen Zellen zu erkennen. Ich denke, was wir mit dieser Studie sehen, ist nur die Spitze der Eisberg, wo der Prozess der Proteinproduktion wahrscheinlich in verschiedenen Zelltypen ziemlich unterschiedlich ist. "
Dr. Morrison sagt, dass die Ergebnisse des Teams neue Bereiche der Zellbiologie entdeckt haben, die niemand zuvor gesehen hat.
"Niemand hat jemals die Proteinsynthese in somatischen Stammzellen untersucht. Dieser Befund gibt uns nicht nur etwas Neues über die Stammzellregulation, sondern eröffnet auch die Möglichkeit, Unterschiede in der Proteinsynthese zwischen vielen Arten von Zellen im Körper zu untersuchen."
Er fährt fort:
"Wir glauben, dass es eine unentdeckte Welt der Biologie gibt, die es verschiedenen Arten von Zellen erlaubt, Protein mit unterschiedlichen Raten und auf unterschiedliche Weise zu synthetisieren, und dass diese Unterschiede für das Überleben der Zellen wichtig sind."
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