Fig. 1: Las firmas proteómicas y transcriptómicas discordantes revelan un posible mecanismo de control de la traducción durante la transición de quiescencia a activación SC. a Ilustración esquemática del flujo de trabajo para el análisis proteómico de SC aisladas con FACS. Los SC se clasificaron de ratones Pax7-nGFP. Las QSC se clasificaron a partir de ratones perfundidos con PFA al 0,5 %. Los fiSC se clasificaron de ratones no perfundidos. Las ASC lesionadas (iASC) se clasificaron a partir de ratones lesionados con BaCl2 al 1,2 % durante 3 días. Las ASC cultivadas (cASC) fueron SC cultivadas durante 2 días. (n = 2 experimentos independientes). b Agrupación jerárquica de la expresión de proteínas (en número de espectros) para QSC, fiSC, iASC y cASC. c Mapa de calor de la expresión representativa del ciclo celular, quiescencia y proteínas específicas de activación de QSC, fiSC, iASC y cASC. d Mapa de calor de la expresión representativa de la oxidación de ácidos grasos y proteínas relacionadas con la glucólisis de QSC, fiSC, iASC y cASC. e Mapa de calor de la expresión representativa de proteínas transmembrana/receptores de QSC, fiSC, iASC y cASC. f, g Análisis de transcriptoma y proteoma en QSC y cASC (comparación de proteoma) e iASC (comparación de transcriptoma). f Gráfico de dispersión del cambio de pliegue de ARN y proteína comparando QSC con ASC. El mapa de calor muestra la expresión de proteínas y ARN de genes representativos en el cuadrante inferior derecho del diagrama de dispersión. g Análisis de enriquecimiento funcional de genes del cuadrante inferior derecho de f por g: Profiler. El g:Profiler utiliza una prueba hipergeométrica para medir la importancia de los términos funcionales en la lista de genes de entrada. Crédito: DOI: 10.1038/s41467-022-28612-1
Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST, por sus siglas en inglés) han descubierto el papel constructivo de una proteína en la conducción de la activación de las células madre del músculo esquelético para reparar el músculo después del daño, sentando las bases para futuros estudios sobre los mecanismos de inactividad de las células madre. -Activación de transición y regeneración muscular a base de células madre.
Las células madre del músculo esquelético, o células satélite (SC), son indispensables para reparar el músculo dañado y son objetivos clave para el tratamiento de enfermedades musculares. En el músculo sano y no lesionado, estas células madre de reserva se encuentran en reposo, un estado latente, para mantener el conjunto de células madre residentes para la futura reparación muscular. Cuando se produce daño muscular, estas células madre musculares inactivas se «despertarán» rápidamente y generarán suficientes células progenitoras musculares para construir músculo nuevo.
A pesar de ser un paso crítico en la regeneración muscular, la transición de la quiescencia a la activación de las células madre musculares sigue siendo un proceso difícil de alcanzar, y la comprensión de los científicos de su mecanismo y la verdadera firma proteómica SC quiescente (la información sobre el conjunto completo de proteínas) ha sido limitado.
Recientemente, utilizando una técnica de perfusión de ratón completa desarrollada en su propio laboratorio para obtener las verdaderas SC inactivas para el análisis de espectrometría de masas de entrada baja, un equipo de científicos de HKUST reveló que una proteína reguladora llamada CPEB1 es fundamental para reprogramar el paisaje de traducción en SC. por lo tanto, conduce a las células a la activación y proliferación.
«En nuestro estudio, encontramos discordancia entre el proteoma SC y el transcriptoma durante su activación, lo que revela la presencia de una regulación postranscripcional», dijo el profesor Tom Cheung, investigador principal del equipo y profesor asociado SH Ho de Ciencias de la Vida en HKUST. . «Nuestro análisis muestra que los niveles de proteína CPEB1 son bajos en las SC inactivas, pero están regulados al alza en las SC activadas, y la pérdida de CPEB1 retrasa la activación de las SC».
En su posterior análisis de secuenciación de inmunoprecipitación de ARN y análisis proteómico de CPEB1-knockdown, los investigadores encontraron que la fosforilación de CPEB1 regula la expresión del factor miogénico crucial MyoD, una proteína involucrada en el desarrollo del músculo esquelético, al enfocarse en algunas de las secuencias que se encuentran dentro de los tres principales no traducidos. región (3’UTR) de la transcripción de ARN objetivo para impulsar la activación SC.
Sus hallazgos fueron publicados recientemente en línea en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 17 de febrero de 2022.
«Significa que la manipulación de los niveles de CPEB1 o la fosforilación puede aumentar la proliferación de SC para generar suficientes células progenitoras miogénicas para la reparación muscular, lo que podría ser un objetivo terapéutico potencial para la reparación muscular en los ancianos», señaló el profesor Cheung, y agregó que los hallazgos juegan un papel fundamental en el campo a medida que los científicos continúan investigando de manera más exhaustiva los mecanismos de salida de la inactividad de las células madre y la reparación de tejidos basada en células madre.
El próximo paso de la investigación del equipo consistirá en evaluar la regeneración muscular in vivo en ratones knockout para CPEB1 para fortalecer aún más el papel de CPEB1 en la regeneración muscular mediada por SC. «Además, mediante la detección de alto rendimiento, podemos descubrir compuestos que pueden regular al alza la expresión de la proteína CPEB1 para impulsar la regeneración muscular», dijo el profesor Cheung.
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Wenshu Zeng et al, CPEB1 dirige la activación de las células madre musculares mediante la reprogramación del paisaje de traducción, Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-28612-1
Citación: Los científicos revelan el mecanismo de activación de las células madre del músculo esquelético en la regeneración muscular (24 de febrero de 2022) recuperado el 24 de febrero de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-scientists-reveal-mechanism-skeletal-muscle.html
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