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Le rôle crucial de STAG3 dans l'identité cellulaire

La protéine STAG3 façonne l'expression des gènes et l'identité cellulaire dans les cellules souches.

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Les cellules ont une identité unique, qui est formée par la façon dont elles gèrent leurs gènes. Ce processus implique différentes méthodes qui ajustent l'expression des gènes. Un aspect important de cela, c'est comment les cellules manipulent leur ARN messager (mARN), qui est la molécule qui transporte les instructions de l'ADN pour fabriquer des protéines. En contrôlant où se situe le mARN dans la cellule, les cellules peuvent déterminer quand et où les protéines sont fabriquées.

Ce contrôle est vital pour des processus comme le développement d'un embryon, le mouvement des cellules, et comment les connexions dans le cerveau changent avec le temps.

Le Rôle de l'ARNm dans les Cellules

Différentes parties d'une cellule peuvent avoir des rôles distincts, et le mARN doit être dirigé vers des zones spécifiques dans la cellule pour fonctionner correctement. Cela nécessite certaines séquences dans l'mARN lui-même et des protéines spécifiques qui se lient au mARN. Ensemble, ils forment un complexe essentiel pour différents aspects du cycle de vie de l'mARN, incluant la traduction et le mouvement à l'intérieur de la cellule.

De plus, des agrégats de ces complexes mARN-protéines peuvent former des clusters qui régulent l'activité génique. Par exemple, quand les cellules sont en stress, certains clusters peuvent capturer le mARN, empêchant sa traduction en protéines. Ce mécanisme aide la cellule à répondre et à survivre dans des conditions difficiles.

Fait intéressant, des recherches récentes montrent que des structures dans la cellule, comme le Centrosome, jouent aussi un rôle dans cette régulation. Le centrosome, connu pour organiser le squelette de la cellule et aider à la division cellulaire, peut également être impliqué dans la fabrication de protéines à partir de l'mARN.

Les Protéines STAG et Leurs Fonctions

Dans le noyau de la cellule, il y a des protéines appelées protéines STAG qui sont importantes pour organiser le génome et réguler l'expression génique. Des mutations dans ces protéines peuvent entraîner des problèmes comme le cancer et des troubles du développement. Bien que les chercheurs sachent que les protéines STAG sont importantes, les façons exactes dont elles fonctionnent sont encore en cours de découverte.

Des études récentes indiquent que STAG1 et STAG2, deux types de protéines STAG, peuvent aussi interagir avec l'ARN, ce qui suggère qu'elles ont des rôles au-delà de leurs fonctions connues dans le noyau.

La Découverte de STAG3

Parmi ces protéines, STAG3 a attiré l'attention pour son rôle particulier. On pensait initialement qu'elle ne fonctionnait que lors de la formation des œufs et des spermatozoïdes, mais de nouvelles découvertes suggèrent qu'elle est également active dans les cellules souches. STAG3 aide ces cellules souches à sortir de leur état précoce et pluripotent, ce qui est crucial pour leur développement en différents types de cellules.

Les recherches montrent que STAG3 interagit avec diverses protéines liées à l'mARN, et est localisé dans des zones spécifiques du cytoplasme, y compris le centrosome. Si STAG3 est retiré des cellules souches, cela perturbe leur capacité à sortir correctement de leur état précoce, entraînant des changements dans l'expression génique et la production de protéines.

L'Importance de Dppa3

Dppa3 est une protéine essentielle pour maintenir l'identité des cellules souches. Elle est étroitement liée à la pluripotence, la capacité d'une cellule souche à se développer en n'importe quel type de cellule. Les recherches indiquent que STAG3 aide à contrôler les niveaux de Dppa3. Si STAG3 est réduit, les niveaux de Dppa3 peuvent augmenter, ce qui peut embrouiller les cellules souches, les rendant moins susceptibles de se différencier correctement.

La modulation de Dppa3 par STAG3 met en évidence une relation significative entre la façon dont les cellules souches maintiennent leur identité et comment elles se préparent à se différencier.

Le Rôle des Protéines Liées à l'ARN

Les protéines liées à l'ARN jouent un rôle clé dans la détermination de si les mARN sont traduits en protéines. Ces protéines peuvent soit stabiliser l'mARN, rendant la traduction plus probable, soit le déstabiliser, menant à sa dégradation. STAG3 interagit avec plusieurs protéines liées à l'ARN, ce qui peut influencer comment l'mARN est traité et traduit dans le cytoplasme.

Une protéine majeure liée à l'ARN qui interagit avec STAG3 est TNRC6C, qui est cruciale pour réguler l'expression génique. Quand les niveaux de STAG3 baissent, les niveaux de TNRC6C diminuent aussi, suggérant que STAG3 peut aider à stabiliser cette protéine.

L'Impact de STAG3 sur les Structures Cellulaires

STAG3 a été trouvé localisé dans le cytoplasme, notamment autour du centrosome et du cytosquelette, des structures importantes pour la forme et le mouvement de la cellule. Il semble que STAG3 aide à maintenir la stabilité de ces structures, et son épuisement peut entraîner des changements dans leur organisation.

Des recherches ont montré que retirer STAG3 affecte la structure du centrosome et l'ensemble du réseau cytosquelettique, indiquant que STAG3 est impliqué dans ces composants cellulaires essentiels.

Enquête sur la Différenciation Cellulaire et le Développement des Cellules Germinales

En étudiant comment STAG3 influence le développement des cellules souches embryonnaires en différents types de cellules, les chercheurs ont découvert que STAG3 est crucial durant les premières étapes du développement des cellules germinales. En suivant des marqueurs spécifiques, les chercheurs ont trouvé que réduire STAG3 peut perturber le développement correct de ces cellules.

Cela soutient l'idée que STAG3 joue un rôle significatif non seulement dans la fonction générale des cellules souches, mais aussi dans les voies spécifiques qui mènent à la formation des cellules germinales.

Résumé des Découvertes

En conclusion, STAG3 est une protéine multifacette avec des rôles importants à la fois dans la régulation de l'mARN et le maintien de l'intégrité structurale des cellules. Elle est essentielle pour que les cellules souches sortent correctement de leur état pluripotent, et interagit avec diverses autres protéines pour contrôler l'expression génique.

La relation entre STAG3 et Dppa3, ainsi que ses fonctions dans le contrôle du centrosome et du cytosquelette, dessinent un tableau complexe de la façon dont les cellules maintiennent leur identité et régulent leur destin. D'autres études sur STAG3 et ses interactions pourraient éclairer les mécanismes complexes qui régissent le comportement et l'identité cellulaire.

Directions Futures

Les recherches sur STAG3 ouvrent la porte à de nombreuses questions intrigantes. Comprendre comment STAG3 supprime la traduction et interagit avec divers mARN pourrait fournir des informations non seulement sur le développement normal mais aussi sur des conditions anormales comme le cancer.

Alors que les scientifiques plongent plus profondément dans le rôle de STAG3 et de protéines similaires, ils pourraient découvrir de nouvelles cibles pour des thérapies visant à corriger des fonctions cellulaires défectueuses en maladie. Le potentiel d'utiliser la connaissance des protéines STAG dans la médecine régénérative, la recherche sur le cancer et la biologie du développement est vaste et excitant.

En étudiant comment ces protéines interagissent, stabilisent les mARN et affectent les structures cellulaires, les chercheurs peuvent mieux comprendre les principes sous-jacents de l'identité cellulaire et de la différenciation. Cette connaissance pourrait avoir des implications considérables pour la médecine et la biologie, offrant de nouvelles pistes à explorer.

Source originale

Titre: STAG3 promotes exit from pluripotency through post-transcriptional mRNA regulation in the cytoplasm.

Résumé: STAG proteins are key regulators of the cohesin complex and are often linked to alterations in cell identity and disease. Among the mammalian STAG paralogs, STAG3 has been less extensively studied beyond its known roles in meiosis. In this work, we demonstrate that STAG3 is expressed in mouse embryonic stem cells (mESCs) and primordial germ cell-like cells (PGCLCs), where it is required for cell fate decisions. Distinct from the other STAG proteins, STAG3 mediates its effects in the cytoplasm, facilitating the post-transcriptional regulation of gene expression. Furthermore, STAG3 localises to the centrosome independently of cohesin and interacts with proteins involved in mRNA localisation and stability. The knockdown of STAG3 in mESCs using siRNAs results in the destabilisation of the centrosome and the key P-body RNA-induced silencing complex (RISC) component TNRC6C, leading to the derepression of P-body localised mRNAs, such as DPPA3. Our results propose a model in which STAG3 collaborates with RNA-binding proteins (RBPs) and specific target mRNAs to control post-transcriptional gene expression and facilitate the transition from pluripotency in mESCs. Given that STAG3 is upregulated in various cancers, our results provide a novel perspective on how STAG proteins might contribute to cell identity and disease.

Auteurs: Suzana HADJUR, S. Weeks, D. Pezic, M. Dodel, K. Shah, A. Bhamra, S. Surinova, S. Henderson, T. V. Sharp, F. K. Mardakheh

Dernière mise à jour: 2024-05-31 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.31.595485

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.31.595485.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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