Il a été découvert que les protéines associées à la régulation de la taille et de la forme des organes réagissent à la mécanique du microenvironnement d'une manière qui affecte spécifiquement la décision des cellules souches cardiaques adultes de générer des cellules musculaires ou vasculaires.

Le développement cellulaire pour des fonctions spécifiques, appelée différenciation cellulaire, est crucial pour le maintien de tissus et d'organes sains. Deux protéines en particulier - la protéine associée à Yes (YAP) et la protéine régulatrice de la transcription contenant le domaine WW 1 (WWTR1 ou TAZ) - ont été associées au contrôle de la différenciation cellulaire dans les tissus lymphatiques, circulatoire, systèmes intestinaux et neuronaux, ainsi que la régulation du renouvellement des cellules souches embryonnaires. Une collaboration internationale de chercheurs a maintenant identifié que des changements dans l'élasticité et la nanotopographie de l'environnement cellulaire de ces protéines peuvent affecter la façon dont les cellules souches cardiaques se différencient avec des implications pour l'apparition de maladies cardiaques.

Chercheurs du Centre International de Nanoarchitectonique des Matériaux (MANA), L'Institut national des sciences des matériaux (NIMS) a collaboré avec des chercheurs en Finlande, Italie, les Pays-Bas, L'Arabie saoudite et la République tchèque dans l'étude.

Ils ont conçu des protéines YAP et TAZ qui exprimaient une protéine fluorescente verte afin que leur emplacement dans la cellule puisse être suivi. Ils ont ensuite préparé des substrats cellulaires à partir de biomatériaux intelligents affichant un contrôle dynamique de l'élasticité et de la nanostructure avec la température. "Nos données fournissent la première preuve que l'activité de navette YAP/TAZ entre le noyau et le cytoplasme est rapidement activée en réponse à des modifications dynamiques de la rigidité du substrat ou de la nanostructure, " expliquent les chercheurs.

Les observations de l'expression des gènes ont mis en évidence le rôle clé des protéines YAP/TAZ dans la différenciation cellulaire. Dans d'autres enquêtes sur l'effet de la rigidité du substrat, ils ont également constaté que la différenciation cellulaire était plus efficace pour les substrats présentant une rigidité similaire à celle trouvée dans le cœur.

Les auteurs suggèrent que la compréhension des effets de la nanostructure et de la mécanique du microenvironnement sur la façon dont ces protéines affectent la différenciation cellulaire pourrait être utilisée pour faciliter les processus qui maintiennent un cœur sain. Ils concluent, "Ces protéines sont indiquées comme cibles potentielles pour contrôler le destin des cellules progénitrices cardiaques par la conception de matériaux."