Un requisito para la homeostasis de las proteínas en la mediación de la salud de las células madre

Nuestro proyecto se esfuerza por comprender cómo los cambios en la salud del proteoma de las células madre, o su proteostasis, afectan la fisiología, la mortalidad y la pluripotencia de estas células únicas. Anteriormente, descubrimos que las células madre exhibían un estado elevado de proteostasis, como se ve en aumentos dramáticos en su capacidad para degradar proteínas no deseadas. Las células madre embrionarias humanas (hESC) mostraron así una notable capacidad para mantener sus proteomas que se perdió rápidamente durante la diferenciación. Posteriormente, gracias al apoyo de CIRM, nos hemos embarcado en una ambiciosa empresa para comprender cómo otras vías subcelulares responsables de mantener la proteostasis desempeñan un papel en la salud de las células madre. Este año nos complace informar sobre avances en múltiples frentes hacia este fin. Hemos encontrado evidencia de un papel importante de los orgánulos subcelulares en el mantenimiento de la salud de las células madre. Hemos encontrado una mayor sensibilidad de estas células a factores estresantes específicos. Hemos logrado avances considerables en el establecimiento de líneas indicadoras fluorescentes endógenas de modo que podamos monitorear las respuestas al estrés en hESC in vivo. Hemos probado el efecto de la activación de una amplia variedad de vías de respuesta al estrés sobre la eficiencia de reprogramación de células madre pluripotentes inducidas (iPSC). En conjunto, estos resultados prometen avances emocionantes y mecanicistas hacia la comprensión de la biología básica de las células madre.

Comenzamos esta línea de investigación con una hipótesis simple: que debido a que las células madre están sujetas a una presión para renovarse constantemente y permanecer pluripotentes, pueden mantener una mayor capacidad para responder y protegerse de factores estresantes tanto intrínsecos como ambientales en comparación con las células diferenciadas. . Anteriormente, descubrimos que las células madre exhibían un estado elevado de proteostasis, como se ve en aumentos dramáticos en su capacidad para degradar proteínas no deseadas. Las células madre embrionarias humanas (hESC) mostraron así una notable capacidad para mantener sus proteomas que se perdió rápidamente durante la diferenciación. Durante los últimos dos años, hemos cuestionado esta hipótesis a través de la disección sistemática de las vías de respuesta al estrés individuales tanto basales como estimuladas, también conocidas como respuestas de proteínas desplegadas (UPR), dentro de cada uno de los compartimentos subcelulares individuales. Hasta la fecha, hemos centrado nuestros esfuerzos en el examen de dos de las respuestas al estrés más distintivas y mejor caracterizadas dentro de las mitocondrias y el RE. Este año nos complace informar sobre los avances en muchos de los objetivos de nuestra propuesta. Encontramos evidencia de un papel importante de los orgánulos subcelulares en el mantenimiento de la salud de las células madre y hemos realizado varios tipos de análisis genómicos para comprender mejor el efecto de la función UPR disfuncional y/o aumentada en la salud de las células madre. Hemos encontrado una mayor sensibilidad en las hESC a factores estresantes específicos, incluida la incapacidad de las hESC para montar una mayor defensa contra el estrés del ER. Hemos completado la construcción de múltiples líneas indicadoras fluorescentes de modo que podamos monitorear las respuestas al estrés en hESC in vivo y hemos comenzado a caracterizar todas ellas in vivo. Finalmente, hemos probado los roles tanto de pérdida de función como de ganancia de función de la UPR en la reprogramación. Encontramos requisitos específicos de los factores de transcripción ER UPR sobre la eficiencia de reprogramación de los fibroblastos. En conjunto, estos resultados continúan prometiendo avances interesantes y mecanicistas hacia la comprensión de la biología básica de las células madre.