Aufdeckung neuer Regulationsmechanismen bei der Embryonenimplantation

Die Implantation ist der erste Schritt in der Schwangerschaft, bei dem sich der Embryo an der Gebärmutterschleimhaut, der inneren Gewebeschicht der Gebärmutter, festsetzt und in diese eindringt. Während dieses Prozesses verändern sich die Zellen der Gebärmutterschleimhaut, um die richtigen Bedingungen für die Entwicklung der befruchteten Eizelle zu schaffen.

Veröffentlichung in Kommunikationsbiologiehat ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Kei Miyamoto von der Fakultät für Landwirtschaft der Kyushu-Universität zusammen mit Dr. Isao Tamura und Professor Norihito Sugino von der Yamaguchi-Universität einen wichtigen Schritt bei der Veränderung der Zellen des Endometriums aufgeklärt. Wenn endometriale Stromazellen oder ESCs sich in Zellen differenzieren, die für die Eiimplantation geeignet sind, verändert sich das Aktin im Zellkern dynamisch und legt den Schalter für den Differenzierungsprozess der Zelle um.

In den ersten Schritten der menschlichen Schwangerschaft durchläuft die Gebärmutter zahlreiche Veränderungen, um eine geeignete Umgebung für die Einnistung und das Wachstum eines Embryos zu schaffen. Eine dieser Veränderungen wird Dezidualisierung genannt. Dabei verändern ESCs ihre Funktion und Morphologie und differenzieren sich zu Dezidualzellen, die für die Einnistung und Aufrechterhaltung der Schwangerschaft von entscheidender Bedeutung sind.

„Wenn die Dezidualisierung beeinträchtigt ist, kann sich der Embryo nicht einnisten, was zur Unfruchtbarkeit führt. Allerdings ist der Regulationsmechanismus der Dezidualisierung noch nicht vollständig aufgeklärt“, erklärt Miyamoto. „Die Gruppe von Tamura und Sugino berichtete zuvor, dass sich während der Dezidualisierung die Expression vieler Gene ändert. Um mehr molekulare Einblicke in diesen Prozess zu gewinnen, haben wir uns auf Aktinproteine ​​konzentriert.“

Aktin ist ein Bestandteil der Zellstruktur bzw. des Zytoskeletts und ist bekanntermaßen an der Veränderung der Zellform beteiligt, einem Schlüsselschritt bei der Dezidualisierung. Kürzlich wurde festgestellt, dass Aktin im Kern von ESCs vorhanden ist.

Das Team begann mit der Entwicklung von ESCs, mit denen es das Verhalten von nuklearem Aktin in Echtzeit visuell verfolgen konnte. In ihrer Analyse stellten sie fest, dass sich Aktin im Zellkern zu Fasern aggregiert, sobald die Dezidualisierung beginnt.

„Interessanterweise verschwanden auch die nuklearen Aktinaggregate, wenn die Zellen in ihren ursprünglichen ESC-Zustand zurückversetzt wurden. Durch die künstliche Hemmung der Bildung von Aktinaggregaten wurde die Dezidualisierung gehemmt, was darauf hindeutet, dass ihre Bildung für den Prozess wesentlich ist“, fährt Miyamoto fort. „Weitere Analysen ergaben, dass diese Aktinanordnung eine Rolle bei der Unterdrückung der Zellproliferation spielt.“

Während der Dezidualisierung muss die Zellproliferation vorübergehend gestoppt werden, damit die ESCs ihren Differenzierungsprozess beginnen können. Dem Team gelang es, einen Transkriptionsfaktor namens C/EBPb als Schlüsselfaktor zu identifizieren, der die Bildung der nuklearen Aktinassemblierung während dieses gesamten Prozesses steuert.

Diese Entdeckung klärt einen neuen Mechanismus der nuklearen Aktin-vermittelten Kontrolle im Dezidualisierungsprozess auf und enthüllt eine neue Rolle für nukleares Aktin im Implantationsprozess.

„Es lohnt sich, darüber nachzudenken, die nukleare Aktindynamik und seinen regulatorischen Faktor C/EBPb ins Visier zu nehmen, um neue Behandlungen gegen Implantationsversagen zu entwickeln“, schließt Miyamoto.