Codificación genética de nuevos aminoácidos en células madre embrionarias para la comprensión molecular de la diferenciación de las neuronas de dopamina

Las células madre embrionarias tienen la capacidad de autorrenovarse y diferenciarse en otros tipos de células. Comprender cómo se regula esto a nivel molecular nos permitiría manipular el proceso y guiar a las células madre para generar tipos específicos de células para un trasplante seguro. Sin embargo, redes complejas de cofactores intracelulares y señales externas del medio ambiente afectan el destino de las células madre. Diseccionar estas interacciones moleculares en células madre es una tarea muy desafiante y requiere nuevas estrategias innovadoras. Proponemos incorporar genéticamente nuevos aminoácidos en proteínas directamente en células madre. A través de estos aminoácidos podremos introducir nuevas propiedades químicas o físicas de forma selectiva en proteínas diana para un estudio biológico preciso en células madre.

Nurr1 es un receptor hormonal nuclear que se ha asociado con la enfermedad de Parkinson (EP), que ocurre cuando las neuronas de dopamina (DA) comienzan a funcionar mal y mueren. La sobreexpresión de Nurr1 y otras proteínas puede inducir la diferenciación de células madre neurales y células madre embrionarias en neuronas de dopamina (DA). Sin embargo, estas neuronas DA no sobrevivieron bien en un modelo de ratón con EP después del trasplante. Además, no está claro cómo Nurr1 regula el proceso de diferenciación y qué otros cofactores están involucrados. Proponemos introducir genéticamente un nuevo aminoácido que transporta un grupo fotoentrecruzante en Nurr1 en células madre. Tras la iluminación, las moléculas que interactúan con Nurr1 se unirán permanentemente para su identificación mediante espectrometría de masas. Con este enfoque, nuestro objetivo es identificar cofactores desconocidos que regulan la función de Nurr1 o que están controlados por Nurr1, y mapear sitios en Nurr1 que pueden unirse a agonistas. La función de los cofactores identificados en la especificación y maduración de las neuronas DA se probará en células madre embrionarias de ratón y humanas. Estos cofactores se variarán en combinación para buscar formas más eficientes de inducir a las células madre embrionarias a generar una población pura de neuronas DA. Las neuronas DA generadas se evaluarán en un modelo de ratón con EP. Además, la identificación del sitio de unión del agonista en Nurr1 facilitará el diseño y la optimización futuros de fármacos potentes.