Việc sản xuất các phân tử chất béo của tế bào có thể là yếu tố then chốt trong việc xác định tế bào đó sẽ trở thành gì

Ví dụ, bất kỳ sinh vật đa bào nào đều được tạo thành từ các loại tế bào khác nhau đóng những vai trò cụ thể, trong khi tất cả chúng đều hoạt động cùng nhau để duy trì sinh vật nói chung.

Đồng thời, một số loại có thể chuyển đổi giữa các chức năng khác nhau. Một ví dụ điển hình là các nguyên bào sợi của da, tạo nên lớp hạ bì, nằm giữa lớp biểu bì trên cùng và lớp mỡ dưới cùng. Nguyên bào sợi có thể đảm nhận các chuyên môn hóa khác nhau để giúp sửa chữa vết thương, sửa chữa lại chất nền ngoại bào, hoặc thậm chí gây xơ hóa.

Hệ thống phức tạp về số phận tế bào này đã thu hút rất nhiều nghiên cứu, trong đó chủ yếu tập trung vào các tín hiệu bên ngoài từ môi trường vi mô của tế bào. Để so sánh, rất ít công việc được thực hiện trên các quy trình "nội bộ" có thể có trong tế bào góp phần vào sự chuyên môn hóa của nó.

Một nhóm các nhà khoa học, dẫn đầu bởi các giáo sư Gioele La Manno và Giovanni D'Angelo tại Trường Khoa học Đời sống của EPFL, lần đầu tiên đã xác định rằng một trong những yếu tố bên trong quyết định số phận của tế bào là sản xuất lipid - phân tử chất béo.

Làm việc trên các nguyên bào sợi của da, các nhà nghiên cứu đã kết hợp hai kỹ thuật để sắp xếp các tế bào thành "hồ sơ" sản xuất lipid: hình ảnh khối phổ có độ phân giải cao, cho phép họ hình dung sự phân bố của lipid cụ thể bên trong mỗi tế bào và trình tự mRNA đơn bào, cho phép chúng để xác định cấu hình biểu hiện gen của mỗi nguyên bào sợi - một loại thẻ ID của cái mà chúng ta gọi là "nhóm phiên mã" - và đưa mỗi tế bào vào một quần thể con phiên mã.

Điều đầu tiên mà nghiên cứu tiết lộ là các nguyên bào sợi ở da có thể hiển thị nhiều nhóm lipid, hoặc "trạng thái cấu tạo lipid", mà các nhà nghiên cứu gọi là "lipotypes".

Các tác giả viết: “Trạng thái tế bào là chất trung gian trong quá trình biệt hóa tế bào, nơi chuyển đổi trạng thái trước cam kết cuối cùng.

Nhưng có một manh mối: mỗi lipotype hóa ra tương ứng với các quần thể con phiên mã cụ thể trong ống nghiệm và với các nguyên bào sợi từ các lớp da khác nhau của da trong cơ thể sống .

Câu hỏi bây giờ là chúng ta có thể sử dụng những điểm đánh dấu nào để xác định các loại lipotype khác nhau. Do mối tương quan của chúng với các nhóm phiên mã của nguyên bào sợi, các nhà nghiên cứu đã tiến hành cô lập các con đường trao đổi chất có thể giải thích cho mối liên hệ này.

Họ phát hiện ra rằng các dấu hiệu chính của các trạng thái thành phần lipid khác nhau là một họ các phân tử chất béo được gọi là "sphingolipid". Được đặt theo tên của Nhân sư thần thoại, sphingolipid tham gia vào quá trình giao tiếp giữa tế bào với tế bào, cũng như bảo vệ bề mặt bên ngoài của tế bào bằng cách hình thành các rào cản trên màng của nó.

Tại thời điểm này, các nhà nghiên cứu đã đưa ra một khám phá quan trọng: các loại lipotype khác nhau ảnh hưởng đến các phản ứng khác nhau của tế bào đối với các kích thích bên ngoài từ môi trường vi mô của chúng, "đẩy" chúng vào các số phận tế bào khác nhau - ngay cả khi hai tế bào ban đầu giống hệt nhau. Trên thực tế, các nhà nghiên cứu phát hiện ra, có thể lập trình lại hoàn toàn số phận của một tế bào chỉ bằng cách điều khiển thành phần sphingolipid của nó.

Trong giai đoạn cuối của nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng thành phần lipid và các con đường truyền tín hiệu được nối với nhau trong các mạch tự duy trì và chính những mạch này là nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt giữa quá trình trao đổi chất và phiên mã gen giữa các nguyên bào sợi.

Phân tử quan trọng ở đây là yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi, hay FGF2, một protein báo hiệu có liên quan đến nhiều quá trình, chẳng hạn như phát triển phôi, tăng trưởng tế bào, hình thành, sửa chữa mô, thậm chí cả sự phát triển và xâm lấn của khối u. Trong bối cảnh của nghiên cứu này, các sphingolipid đã được tìm thấy để điều chỉnh tín hiệu FGF2 bằng cách sử dụng hai loại sphingolipid khác nhau là dương tính như các chất điều hòa âm tính.

Các tác giả viết: “Chúng tôi đã phát hiện ra mối quan hệ bất ngờ giữa lipidomes và transcriptomes trong các tế bào riêng lẻ, đề cập đến hồ sơ sản xuất lipid hoàn chỉnh của tế bào. "Việc tái tạo lại lipid có thể hoạt động như một động lực ban đầu trong việc thiết lập nhận dạng tế bào và việc tuân theo các quỹ đạo chuyển hóa lipid của các tế bào riêng lẻ có thể có khả năng thông báo cho chúng ta về các cơ chế chính quyết định số phận của tế bào. Vì vậy, nghiên cứu này đặt ra những câu hỏi mới về vai trò của lipid quyết định số phận tế bào và bổ sung một thành phần điều hòa mới cho quá trình tự tổ chức của các hệ thống đa bào. "

Nguồn Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne