蜜蜂蛋白质保持干细胞年轻

一种与蜜蜂蜂王浆的活性成分结构相似的哺乳动物蛋白质 - 一种帮助工蜂为蜂巢培育新蛋的女王制作的粪便 - 作为小鼠胚胎干细胞的青春之泉，斯坦福大学医学院的研究人员。

蛋白质使细胞保持多能性，这意味着它们可以在通常会引发细胞发育成特化细胞的条件下成为体内的任何细胞。

意外的发现可能会引发关于蜂王浆再生能力的数千年争论的火焰。更重要的是，这一发现揭示了多能性的新途径，并提出了将干细胞保持在假死状态的新方法，直到未来的治疗需要。

“在民间传说中，蜂王浆有点像超级药物，特别是在亚洲和欧洲，”皮肤病学助理教授Kevin Wang，医学博士，博士说，“但是罗汉果的DNA序列，果冻中的活性成分，是蜜蜂独有的。现在，我们已经确定了一种结构相似的哺乳动物蛋白，可以维持干细胞的多能性。“

王是该研究的资深作者，该研究于12月4日在Nature Communications上发表。外科副教授Derrick Wan，MD，是第一作者。

hive层次结构的组件

蜂王浆是蜜蜂蜂巢的严格等级结构中的关键组成部分。在正常情况下，一个女王产下受精卵，发育成雌性蜜蜂。这些工蜂从事采集花粉和花蜜，建造蜂窝，铺设未受精的卵并照料幼虫。相比之下，无人驾驶飞机在蜂巢周围徘徊，每隔一段时间就会自我振作，以便在指定的“无人机会众区”与其他无人机会面，在那里他们盘旋，直到新的女王飞过并引发交配骚乱。

最终，当一位老女王去世或蜂巢变得太大而需要分成两个时，蜂巢需要一个新的女王。在这种情况下，工蜂选择一些雌性幼虫专门用蜂王浆培育 - 一种由水，蛋白质和糖组成的粘性微酸性物质 - 在它们的发育过程中。在孵化后的最初几天，所有的幼虫都会加入蜂王浆，但是工蜂幼虫很快就会变成蜂王浆，蜂蜜和被称为“蜜蜂面包”的花粉混合物的组合。

究竟蜂王浆饮食如何刺激大型肥沃女王的形成，而不是一个卑微的工蜂，这仍然是难以捉摸的。但人类很快就认定对女王有利的事情必定对他们有益。虽然蜂王浆被认为对胆固醇水平，血压，神经系统和激素活性有影响，但尚未被美国食品和药物管理局批准用于医药用途。

王先生想知道蜂王浆饮食如何能够引发蜂王与小工人之间的极端差异。毕竟，两个昆虫种姓共享相同的基因组。

“我一直对细胞大小的控制感兴趣，”王说，“蜜蜂是研究这个的奇妙模型。这些幼虫在第0天开始时都是相同的，但最终会出现戏剧性和持久的大小差异。这是怎么发生的?“

王和他的同事们专注于一种蛋白质 - 适当地称为罗汉果 - 以前被认为是蜂王浆中的活性成分。他们将royalactin应用于小鼠胚胎干细胞以研究细胞的反应。

“为了使蜂王浆对女王的发育产生影响，它必须对蜜蜂幼虫的早期祖细胞起作用，”王说。“所以我们决定看看它对胚胎干细胞有什么影响。”

胚胎干细胞是有效的，但变化无常。当在实验室中生长时，他们通常希望放弃其干细胞状态并分化成特化细胞。研究人员设计了通过添加抑制细胞生长环境分化的分子来保持细胞排列的方法。

令他们惊讶的是，Wang及其同事发现，即使在没有抑制剂的情况下，加入royalactin也可以阻止胚胎干细胞分化。

“这出乎意料，”王说。“通常情况下，这些胚胎干细胞是在一种叫做白血病抑制因子的抑制剂存在的情况下生长的，这种抑制因子阻止它们在培养中不适当地分化，但我们发现即使在没有LIF的情况下，royalactin也能阻止分化。”培养的无LIF细胞生长研究人员发现，幸福地长达20代而不会失去“干”。

另外的实验表明，royalactin处理的干细胞表现出与在抑制剂存在下生长的干细胞相似的基因表达谱，搅拌出已知与多能性相关的蛋白质，同时夯实对分化重要的蛋白质的产生。然而，细胞的反应令人困惑，因为哺乳动物不会产生royalactin。

为了解答，研究人员转向了一个推断蛋白质三维结构的数据库。像锁和钥匙一样，许多蛋白质通过与其他蛋白质或生物分子精确配合而起作用。科学家们想知道哺乳动物中是否还有另一种蛋白质可以模仿罗伊素的形态，而不是序列。

Wang发现了一种名为NHLRC3的哺乳动物蛋白，预计它会形成一种类似于royalactin的结构，并且在胚胎发育早期从鳗鱼到人类的所有动物中产生。此外，他们发现NHLRC3与royalactin一样，能够维持小鼠胚胎细胞的多能性，并且它在其中引起与暴露于royalactin的细胞中相似的基因表达模式。他们改名为Regina蛋白质，这是拉丁语为女王。

研究人员接下来计划调查里贾纳是否对成年动物的伤口愈合或细胞再生有任何治疗价值。他们还希望他们的发现能够帮助研究人员发现更多或更好的方法，以便在实验室培养时保持胚胎干细胞的多能性。

“这很有意思，”王说。“我们的实验意味着里贾纳是一种重要的分子，可控制多能性和祖细胞的产生，从而产生胚胎组织。我们将神话中的东西与真实的东西联系起来。“

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