Med hjälpen av ett bäst bekant för mycket liten flatworm för att dess utöver det vanliga kapacitet ska regenerera det borttappada silkespappret, har forskare identifierat en gen som kontrollerar kapaciteten av stemceller att göra åtskillnad mellan in i specialiserade celler. Genen kodar ett protein som är mest liknande till proteinet PIWI, som är en viktig regulator av stemceller i organismer som spänner från växter till människor. Signifikansen av denna studie är jättelik. Det utgjuter lätt på den mest avgörande aspekten av stemceller - hur de kan omforma in i någon cell av förkroppsliga.

Forskningen som utförs på universitetar av Utah, skolar av medicin, bars ut av Helen Hö Whitney postdoctoral med- Peter W. Reddien (förbunden medlem på det Whitehead institutet för Biomedical forskning), och ledde vid Howard Hughes den medicinska institututredaren Alejandro Sánchez Alvarado.

Den sötvattens- flatwormplanariaen har fantastisk kapacitet att regenerera. Klipp ett av dessa djur i halva, och en vecka avmaskar har mer sistnämnd, fullständigt funktionella två ska framkallat från lappar. Klipp en lappa som är 1/279. storleksanpassa av djur, och det ska för regrow in i ett färdigt avmaskar.

Forskare fick deras första ledtrådar, då de vände individuellt av 1.065 av worm'sens gener, och grundar 240 som var involverade i någon aspekt av regeneration. Huvudsakligen finnas Sánchez noterade Alvarado, 85 procent av dessa gener i genom av andra organismer, inklusive människor. I strömstudien forskarna zeroed in på en av dessa gener, kallat smedwi-2, som var aktivet, i att dela neoblasts.

Smedwi-2 hör hemma till Argonaute-/PIWIproteinfamiljen och är mest liknande till PIWI-proteiner som finnas i fruktflugor. Enligt Sánchez Alvarado, har PIWI-proteiner visats för att leka en roll i reglerande stemceller i växter och fruktflugor, as well as människor. ”Encompasses detta miljoner av år av evolution,” sade han. ”Stilla, vet vi inte exakt hur denna särskilda gen är att göra som är dess fungerar i några av dessa organismer.”,

För att finna ut, använde forskarna RNAstörning specifikt för att vända av piwigenen i planaria. When they did this, they found that worms had the same defects as those whose neoblasts have been destroyed by radiation — head regression, curling, and the inability to regenerate — suggesting that the gene was needed for normal neoblast function.

The researchers examined piwi’s role more closely, and found that when they amputated part of a worm where the gene had been turned off, the stem cells were still able to detect the wound. Amputation triggered the stem cells to divide, as in normal worms, and the daughter cells traveled proficiently to the part of the body where they were needed. However, once they arrived, they failed to replace the lost tissue.

When neoblasts divide, they produce at least two cell types – one copy of the original, and one cell that can develop into a specialized cell to replace a lost cell elsewhere in the body. The researchers found that without piwi, the daughter cells from this division failed to differentiate into a specialized cell once they’d reached their destination. Based on their findings, Sánchez Alvarado said, “We think that piwi is actually involved in producing daughter cells that are competent to restore aged differentiated cells during homeostasis as well as missing tissues after amputation. Unlike what’s been thought about piwi for some time, which is that it was required to maintain the stem cell, we think that’s not happening here. The stem cells are being maintained by another mechanism, and it’s the division progeny, instead, that is being affected.”

There’s some evidence, Sánchez Alvarado said, that piwi plays a similar role in regulating the progeny of adult stem cells in humans. He cautioned that more work is needed to determine just how functionally similar the factors regulating stem cells in planaria are to those in higher organisms. But so far there’s good evidence that many of the important genes are the same, he said.

The current study begins the detailed analysis that will be needed to establish whether this humble worm can illuminate the mechanisms underlying the unique biology of stem cells.

Link