È stato scoperto che le proteine ​​associate alla regolazione delle dimensioni e della forma degli organi rispondono alla meccanica del microambiente in modi che influenzano specificamente la decisione delle cellule staminali cardiache adulte di generare cellule muscolari o vascolari.

Lo sviluppo cellulare per funzioni specifiche, la cosiddetta differenziazione cellulare, è fondamentale per mantenere tessuti e organi sani. Due proteine ​​in particolare, la proteina associata al Sì (YAP) e la proteina 1 del regolatore della trascrizione contenente il dominio WW (WWTR1 o TAZ), sono state collegate al controllo della differenziazione cellulare nei tessuti del sistema linfatico, circolatorio, sistema intestinale e neurale, oltre a regolare il rinnovamento delle cellule staminali embrionali. Una collaborazione internazionale di ricercatori ha ora identificato che i cambiamenti nell'elasticità e nella nanotopografia dell'ambiente cellulare di queste proteine ​​possono influenzare il modo in cui le cellule staminali del cuore si differenziano con implicazioni per l'insorgenza di malattie cardiache.

Ricercatori del Centro Internazionale di Nanoarchitettura dei Materiali (MANA), L'Istituto nazionale per la scienza dei materiali (NIMS) ha collaborato con ricercatori finlandesi, Italia, Paesi Bassi, Arabia Saudita e Repubblica Ceca nello studio.

Hanno progettato le proteine ​​YAP e TAZ che esprimevano la proteina fluorescente verde in modo da poter tracciare la loro posizione all'interno della cellula. Hanno quindi preparato substrati cellulari da biomateriali intelligenti che mostrano il controllo dinamico dell'elasticità e della nanostruttura con la temperatura. "I nostri dati forniscono la prima prova che l'attività di spola YAP/TAZ tra il nucleo e il citoplasma venga prontamente attivata in risposta a modifiche dinamiche nella rigidità del substrato o nella nanostruttura, " spiegano i ricercatori.

Le osservazioni dell'espressione genica hanno evidenziato il ruolo chiave delle proteine ​​YAP/TAZ nella differenziazione cellulare. In ulteriori indagini sull'effetto della rigidità del substrato hanno anche scoperto che la differenziazione cellulare era più efficiente per i substrati che mostravano una rigidità simile a quella trovata nel cuore.

Gli autori suggeriscono che la comprensione degli effetti della nanostruttura del microambiente e della meccanica su come queste proteine ​​influenzano la differenziazione cellulare potrebbe essere utilizzata per aiutare i processi che mantengono un cuore sano. Concludono, "Queste proteine ​​sono indicate come potenziali bersagli per controllare il destino delle cellule progenitrici cardiache mediante la progettazione dei materiali".