Embryonic stem cells do not have a globally disrupted higher-order chromatin fibre structure
In tegenstelling tot de heersende hypothese dat pluripotentie in embryonale stamcellen steunt op een globaal "open" chromatinestructuur, toont deze studie aan dat de hogere-orde chromatinevezelstructuren in embryonale stamcellen grotendeels vergelijkbaar zijn met die in gedifferentieerde cellen, met slechts een iets meer verstoorde conformatie in plaats van een fundamenteel open staat.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer
In elke levende cel ligt een enorme bibliotheek met instructies, geschreven in een chemische code die DNA wordt genoemd. Om deze immense lengte aan genetisch materiaal in de microscopische ruimte van een kern te laten passen, wordt het DNA niet losgelaten; het is strak gewikkeld rond eiwitspoelen, waardoor een complexe structuur ontstaat die vaak wordt vergeleken met kralen aan een snoer. Deze verpakking staat bekend als chromatine. Wetenschappers geloofden al lang dat de manier waarop dit chromatine is gerangschikt, fungeert als een hoofdschakelaar voor het gedrag van de cel. In het bijzonder was er een sterke theorie dat embryonale stamcellen — de veelzijdige cellen die in elk weefsel van het lichaam kunnen veranderen — hun DNA in een permanent "open" en losse staat houden. Dit idee suggereerde dat een dergelijke ontspannen structuur de cel in staat stelt om haar genetische instructies vrij en snel te lezen, wat de hoge mate van activiteit voedt die nodig is om haar vermogen om in verschillende celtypen te transformeren te behouden.
Een team van onderzoekers zette zich af om deze langgekoesterde overtuiging te testen door direct naar de fysieke structuur van chromatine in muis-embryonale stamcellen te kijken. Ze vergeleken deze flexibele stamcellen met hun meer gespecialiseerde nakomelingen en met volwassen huidcellen, die een vaste, onveranderlijke rol hebben. De wetenschappers onderzochten eerst de basiscomponenten van het chromatine in elk celtype, waarbij ze de verhouding tussen eiwit en DNA en de afstand tussen de eiwitspoelen maten. Ze ontdekten dat deze fundamentele componenten bijna identiek waren in alle cellen, ongeacht of de cel een veelzijdige stamcel of een vaste huidcel was. Om dieper te graven, onderwierpen ze de gezuiverde chromatinevezels aan een reeks fysieke tests, waarbij ze observeerden hoe ze bewogen, hoe ze reageerden op enzymen en hoe snel hun eiwitten van plaats wisselden. Verrassend genoeg lieten deze biofysische metingen geen significant verschil zien in de vorm of conformatie van de chromatinevezels tussen de stamcellen en de gedifferentieerde cellen.
Om een duidelijker beeld te krijgen van hoe het chromatine eruitziet terwijl het nog in de cel zit, ontwikkelden de onderzoekers een nieuwe methode genaamd SPOCC, die analyseert hoe gekruiste chromatine onder invloed van de zwaartekracht bezinkt. Deze techniek stelde hen in staat om de bulkstructuur van de vezels in hun natuurlijke context te observeren. De resultaten waren opmerkelijk: de stamcellen en de gedifferentieerde cellen deelden zeer vergelijkbare hogere structuren. Hoewel de stamcellen een iets meer verstoorde ordening vertoonden vergeleken met de huidcellen, was het verschil minimaal. De studie concludeert dat het bijzondere vermogen van embryonale stamcellen om flexibel en actief te blijven, niet wordt gedreven door een fundamenteel open of losse chromatinstructuur. In plaats daarvan is de fysieke architectuur van het genetisch materiaal in deze veelzijdige cellen veel meer vergelijkbaar met die van gespecialiseerde, volwassen cellen dan voorheen werd aangenomen.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.