Hace poco más de 10 años, se logró la primera reprogramación de células adultas en células madre indiferenciadas. Estas células madre pluripotentes inducidas iPSC tienen la capacidad de convertirse en casi cualquier tipo de célula y pueden dividirse indefinidamente, por lo que comparten muchas características con el embrióncélulas madre. Estas características permiten que las iPSC se utilicen en varias aplicaciones de la medicina regenerativa, particularmente porque pueden derivarse de las propias células de un individuo para que no se encuentren problemas de rechazo de tejidos. También pueden programarse para convertirse en tipos de células raras o inaccesibles,utilizado para detectar medicamentos nuevos y estudiado para comprender la base celular de la enfermedad o la reprogramación.
Sin embargo, aunque los factores genéticos responsables de la reprogramación son bien conocidos, los mecanismos subyacentes a las respuestas a los cambios inducidos en la expresión génica no son tan claros.
Ahora, una investigación dirigida por la Universidad de Tsukuba ha resuelto el misterio que rodea a uno de los factores de reprogramación, KLF4. El estudio fue publicado en Informes de células madre .
KLF4 junto con otros factores de transcripción de reprogramación se usa en el laboratorio para forzar la expresión de genes en células somáticas células adultas no germinales en el desarrollo de iPSCs. Las células somáticas generan su energía en un proceso alimentado por oxígeno llamado fosforilación oxidativa, que tiene lugar en la mitocondria, también conocida como potencia celular.
En contraste, las células madre tienen pequeñas mitocondrias y usan la glucólisis como una vía bioquímica alternativa para generar energía. Esta serie de reacciones puede ser anaeróbica, por lo que es más adecuada para su ambiente típicamente bajo en oxígeno, pero también proporciona el suministro de intermedios metabólicos necesariospara un rápido crecimiento y división.
Los investigadores de la Universidad de Tsukuba desarrollaron un sistema de transferencia de genes que permitió que la reprogramación de iPSC solo ocurriera en presencia de KLF4, centrándose así exclusivamente en su papel en el proceso. Luego utilizaron análisis de todo el genoma para buscar genes activados por KLF4 enuna etapa tardía de reprogramación.
"Encontramos que el gen Tcl1 estaba regulado positivamente por la unión de KLF4 a sus regiones potenciadoras y promotoras", dice el coprimer autor del estudio, Ken Nishimura. "KLF4 también causó la unión de otro factor de reprogramación, OCT4, al promotor Tcl1".
El equipo descubrió que la proteína TCL1 desempeñaba un papel clave en el aumento de la glucólisis al activar una vía metabólica diferente que es importante para la autorrenovación de las células madre.
"También demostramos que TCL1 inhibe una enzima mitocondrial necesaria para la fosforilación oxidativa, lo que lleva a una reducción en el consumo de oxígeno de las células", explica el coautor Shiho Aizawa. "Esto fue igualado por el aumento de la captación de glucosa para la glucólisis, revelandoque TCL1 promueve el cambio metabólico en la generación de energía necesaria para que las células adquieran pluripotencia ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Tsukuba . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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