Le cellule prendono costantemente decisioni che portano alla differenziazione. Ad esempio, le cellule di un embrione prendono una serie di decisioni che determinano se diventeranno neuroni in alcuni casi e cellule muscolari in altri. In che modo le cellule prendono queste decisioni?

I ricercatori della Texas A&M University e della North Carolina State University stanno determinando in che modo le cellule facilitano i processi decisionali. Attraverso questo lavoro, sperano di misurare con precisione le concentrazioni di specifiche proteine ​​di segnalazione vitali all'interno dei tessuti cellulari. Inoltre, utilizzeranno le misurazioni per sviluppare modelli matematici in grado di prevedere e controllare la differenziazione cellulare.

Questo studio è stato recentemente pubblicato su ACS Omega .

"Vogliamo comprendere le decisioni di differenziazione, in modo da poterle sfruttare in definitiva", ha affermato il dottor Gregory Reeves, professore associato presso il Dipartimento di ingegneria chimica Artie McFerrin presso la Texas A&M. "Siamo strumenti di ingegneria per comprendere la differenziazione cellulare e descrivere i processi attraverso equazioni. Per svolgere questi compiti, dobbiamo comprendere le concentrazioni delle proteine ​​nei tessuti vivi".

Tuttavia, determinare le concentrazioni delle proteine ​​di segnalazione chiave può essere estremamente difficile. Per combattere questo problema, Reeves ha collaborato con i ricercatori della North Carolina State University che hanno utilizzato una struttura sperimentale e analitica per sviluppare test di mix and read. I test di miscelazione e lettura significano che i reagenti critici vengono collocati in combinazione con una cellula lisata, consentendo il rilevamento della luminescenza se è presente la proteina bersaglio.

I ricercatori hanno quindi utilizzato una tecnica di ingegneria proteica per creare due proteine ​​che si legano fortemente a una proteina bersaglio, in questo caso il lisozima. Questi due leganti proteici sono fusi in due metà della luciferasi, un enzima che crea la bioluminescenza, come si vedrebbe in una lucciola.

"Quando la proteina bersaglio è legata dai due leganti proteici ingegnerizzati, unisce le due metà della luciferasi per creare la bioluminescenza, che possiamo usare per effettuare misurazioni", ha detto Reeves.

I ricercatori del laboratorio di Reeves hanno analizzato un modello matematico di questo metodo per prevedere quanta bioluminescenza risulta dagli eventi di legame, consentendo loro di determinare la sensibilità del test. Questo, a sua volta, aiuterà i ricercatori ad acquisire una comprensione più profonda di come e perché le cellule prendono decisioni sulla differenziazione.

Gli impatti più ampi di questo studio includono l'uso di questa tecnica per rilevare la presenza di proteine ​​​​bersaglio, come anticorpi o marcatori di cancro sovraregolati, in un lisato cellulare.

"Altre applicazioni, che utilizzeremo nel mio laboratorio, includono la possibilità di misurare in modo pulito alcune proteine ​​che non potevano essere misurate in precedenza nei tessuti vivi", ha affermato Reeves.

I ricercatori sperano anche di applicare ulteriormente questi metodi ad altre classi di molecole difficili da rilevare nei tessuti vivi, come l'mRNA.

Questo lavoro è in collaborazione con l'autore principale Nikki McArthur, insieme al Dr. Balaji Rao, al Dr. Carlos Cruz-Teran e Apoorva Thatavarty del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare della North Carolina State University. + Esplora ulteriormente

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