انقباض اکتومیوزین طی تمایز عصبی هدایت شده به وسیله نانوتوپوگرافی سلول های بنیادی جنینی انسان در بیان MAP2 نقش دارد
تاریخ انتشار: چهارشنبه 29 بهمن 1393
| امتیاز:
سلول های بنیادی جنینی پرتوان انسانی(hESCs) بر مبنای سیگنال های محیطی قادر به تمایز به انواع رده های سلولی هستند. پیش از این ما نشان داده ایم که سلول های بنیادی جنینی پرتوان انسانی می توانند با توجه به سازماندهی، ژئومتری و اندازه توپوگرافی بستر به نورون ها یا سلول های گلیالی تمایز یابند. به ویژه، بسترهایی الگوبندی شده آنیزوتروپ مانند توری، به نظر می رسد تمایل دارند سلول های بنیادی جنینی پرتوان انسانی را بیش از سلول های گلیالی، به نورون ها تمایز دهند. در این مطالعه، هدف ما نشان دادن مکانیسم های دخیل در تمایز القا شده به وسیله توپوگرافی سلول های بنیادی جنینی پرتوان انسانی به سمت رده های عصبی است. ما نشان دادیم که انقباض شدید اکتومیوزین القا شده به وسیله توپوگرافی برای بلوغ عصبی حیاتی است. تیمار سلول ها با مهارکننده میوزینII(blebbistatin) و مهارکننده کیناز زنجیره سبک میوزین(ML-7) به میزان زیاد بیان سطوح پروتئین 2 همراه با میکروتوبول(MAP2) را کاهش می دهد. از طرف دیگر، نتایج qPCR نشان داد که PAX5، BRN3A و NEUROD1 در سلول های بنیادی جنینی پرتوان انسانی رشد کرده روی بسترهایی با آرایش نانو در مقایسه با بسترهای معمولی به میزان زیادی بیان می شوند که پیشنهاد کننده احتمال دخیل بودن این ژن ها در تمایز عصبی به واسطه توپوگرافی سلول های بنیادی جنینی پرتوان انسانی است. به طور جالب، YAP درون سیتوپلاسم سلول های بنیادی جنینی پرتوان انسانی در حال تمایز تجمع پیدا می کند. در مجموع، مطالعه ما دیدگاه های جدیدی را در درک هدایت مکانیکی سیگنال های توپوگرافیک طی تمایز عصبی سلول های بنیادی جنینی پرتوان انسانی ارائه می دهد.
Biomaterials. 2015 Apr;47C:20-28. doi: 10.1016/j.biomaterials.2015.01.003. Epub 2015 Feb 2.
Actomyosin contractility plays a role in MAP2 expression during nanotopography-directed neuronal differentiation of human embryonic stem cells.
Ankam S1, Lim CK2, Yim EK3.
Abstract
Pluripotent human embryonic stem cells (hESCs) have the capability of differentiating into different lineages based on specific environmental cues. We had previously shown that hESCs can be primed to differentiate into either neurons or glial cells, depending on the arrangement, geometry and size of their substrate topography. In particular, anisotropically patterned substrates like gratings were found to favour the differentiation of hESCs into neurons rather than glial cells. In this study, our aim is to elucidate the underlying mechanisms of topography-induced differentiation of hESCs towards neuronal lineages. We show that high actomyosin contractility induced by a nano-grating topography is crucial for neuronal maturation. Treatment of cells with the myosin II inhibitor (blebbistatin) and myosin light chain kinase inhibitor (ML-7) greatly reduces the expression level of microtubule-associated protein 2 (MAP2). On the other hand, our qPCR array results showed that PAX5, BRN3A and NEUROD1 were highly expressed in hESCs grown on nano-grating substrates as compared to unpatterned substrates, suggesting the possible involvement of these genes in topography-mediated neuronal differentiation of hESCs. Interestingly, YAP was localized to the cytoplasm of differentiating hESCs. Taken together, our study has provided new insights in understanding the mechanotransduction of topographical cues during neuronal differentiation of hESCs.
PMID: 25682157