Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Barcelona und Kyoto hat festgestellt, dass das Signal der Segmentierungsuhr der für die Bildung von Körpersegmenten verantwortlich ist schlägt beim Menschen langsamer als bei Mäusen.
Der Unterschied wird verursacht durch sicher biochemische Reaktionen Fortschritte in menschlichen Zellen mit geringerer Geschwindigkeit. Die Forschung wird Wissenschaftlern Einblicke in die Entwicklung des menschlichen Körpers geben und könnte zur Bekämpfung bestimmter Entwicklungskrankheiten beitragen.
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Ein wissenschaftliches Rätsel
Das rhythmische Signal der Segmentierungsuhr ist ein genetisches Netzwerk, das die sequentielle Bildung des Körpermusters in steuert. Embryonen .
Bei Mäusen tritt eine Schwingung der Segmentierungsuhr ungefähr alle zwei Stunden auf. In menschlichen Zellen tritt eine Schwingung ungefähr alle fünf Stunden auf. Der Grund für den Unterschied ist der wissenschaftlichen Gemeinschaft ein Rätsel geblieben.
Um dieses Rätsel zu lösen, transformierte eine Gruppe von Forschern des RIKEN-Zentrums für Biosystemdynamikforschung, des EMBL Barcelona, der Universitat Pompeu Fabra und der Universität Kyoto embryonale Stammzellen von Mäusen und vom Menschen induzierte pluripotente Stammzellen iPS in einen Zelltypbekannt als präsomitisches Mesoderm PSM.
Sie haben diese Änderung vorgenommen, weil die Entwicklung des präsomitischen Mesoderms vom Segmentierungstakt bestimmt wird.
Die Forscher führten Tests durch, um herauszufinden ob der Unterschied in der Oszillationsfrequenz zwischen den beiden Zelltypen auf die Art und Weise zurückzuführen ist, wie mehrere Zellen miteinander kommunizieren, oder stattdessen auf Unterschiede in den biochemischen Prozessen innerhalb jeder einzelnen Zelle.
Austausch von Genen zwischen menschlichen und Mauszellen
Durch Laufen Experimente, bei denen entweder Zellen isoliert oder wichtige Signale blockiert wurden, ergab, dass der Unterschied auf die biochemischen Prozesse in einzelnen Zellen zurückzuführen ist.
Das Team dann tauschte die HES7 Gene das sowohl bei Mäusen als auch beim Menschen eine Schlüsselrolle im Oszillationszyklus zwischen menschlichen Zellen und Mauszellen spielt. Dabei fanden heraus, dass sowohl die menschliche als auch die Mausversion des HES7-Proteins in menschlichen Zellen viel langsamer abgebaut wurden als in Mauszellen.
Darüber hinaus stellte das Forscherteam fest, dass die Zeit für die Transkription der Zellen benötigt wurde. HES7 Gen in Messenger-RNA mRNA Das mRNA-Molekül zu verarbeiten und in Proteine zu übersetzen, war für beide Zellgruppen ebenfalls sehr unterschiedlich.
"Wir konnten somit zeigen, dass es tatsächlich die zelluläre Umgebung in menschlichen und Mauszellen war, die den Unterschied in der biochemischen Reaktionsgeschwindigkeit und damit in den Zeitskalen ausmachte", Ebisuya, korrespondierender Autor Miki Ebisuya, Gruppenleiter am EMBL Barcelona, der die Arbeiten am RIKEN BDR und am EMBL durchgeführt hat, erklärte in a Pressemitteilung .
"Unsere Studie wird uns helfen, den komplizierten Prozess zu verstehen, durch den sich Wirbeltiere entwickeln", sagt Ebisuya.