在高等经济学院生物学家的参与下，一个国际科学家小组开发了一种方法，该方法可以同时获取有关细胞从一种状态转变为另一种状态期间蛋白质表达和性质变化的信息。得益于新方法和开发用于可视化变化的 ProteoTracker 网络工具，科学家们能够找出减缓干细胞中蛋白质合成速率的分子机制，并提出了一种在体外维持细胞多能特性的方法（体外）。
生物学家已经弄清楚干细胞如何在分子水平上转化为其他类型的细胞
这项工作发表在《自然通讯》杂志上。干细胞分化的能力——转化为身体的其他细胞——形成了再生医学和组织工程的基础。干细胞向不同类型细胞的转化是由于其蛋白质组成的深刻变化而进行的。因此，分子生物学家特别感兴趣的是分化过程的化学基础——构成干细胞的蛋白质发生了哪些变化，以及这种变化发生在什么条件下。
了解干细胞转化过程中蛋白质会发生什么，需要检查未分化干细胞的蛋白质组成与其变成的细胞之间的差异。
对于实验，该工作的作者接受了不同类型的细胞培养物。科学家们已经将人类结缔组织细胞（成纤维细胞）重新编程为诱导多能干细胞，即可以变成几乎任何组织细胞的细胞。
然后将这些细胞转化为所谓的胚状体，这使得模拟胚胎发生（生物体胚胎发育）过程中的早期分化阶段成为可能。此外，该文章的作者还用于比较肿瘤和人类胚胎干细胞的细胞系。
为了评估细胞中发生的变化，科学家们提出了一种结合蛋白质表达测量（即细胞中合成的蛋白质数量）和综合蛋白质溶解度（PISA）变化分析的方法。
作为 PISA 方法的一部分，会对蛋白质产生一定的影响——蛋白质组的温度分析（TPP，或 CETSA-MS）。它是基于蛋白质结构发生变化时，其热稳定性发生变化，即蛋白质对温度的抵抗力发生变化。
研究人员在较窄的温度范围内加热上述类型的细胞，然后破坏细胞，并使用质谱分析获得每种温度下溶液中剩余蛋白质的信息。作为该分析的结果，获得了所研究的每种细胞类型中超过 9000 种蛋白质的热稳定性曲线。与热稳定性同时，还评估了每种细胞类型中的蛋白质表达。
为了进行分析，该工作的作者使用了他们创建的基于 Sankey 图的ProteoTracker多维可视化工具。它们反映了分化过程中每种蛋白质特性（稳定性和表达水平）的变化。科学家们表明，在干细胞转化为体细胞的过程中，蛋白质的热稳定性和表达会发生变化。
这反映了这些细胞类型的细胞生理学和形态学的根本差异。结果表明，超过 75% 的研究蛋白质在多能和分化细胞中的表达和热稳定性存在显着差异。特别是，在干细胞转化为体细胞的过程中，负责染色质密度的蛋白质（构成染色体的物质）的表达和稳定性会发生变化。
在干细胞转化为体细胞的过程中，葡萄糖代谢的类型（细胞中的能量产生）会发生变化。特别是，在干细胞中，葡萄糖经历糖酵解——不需要氧气存在的连续酶促转化，而在体细胞中——线粒体中的氧化磷酸化，其必要条件是充足的氧气。
分析细胞中相应蛋白质的表达在什么点发生变化，研究人员发现新陈代谢的变化发生在多能干细胞分化的早期阶段，甚至在染色质结构发生变化之前。这表明，正是代谢类型的变化可以触发分化过程中染色质结构的后续变化。
早些时候还注意到，体干细胞的特征在于细胞中蛋白质合成率低并且在分化过程中蛋白质合成增加。这表明蛋白质合成速率的降低对于维持细胞的干特性很重要。然而，这种利率调节的机制尚不清楚。在他们的研究中，科学家们表明，多能干细胞的成熟核糖体含量低于分化细胞。这是由于负责核糖体成熟的 SBDS 蛋白的低水平表达。
“因此，SBDS 蛋白的低水平表达允许细胞保持干特性，而其表达的增加促进分化——转化为其他细胞，”HSE 微生理系统实验室负责人 Diana Maltseva 解释说。“此外，抑制 SBDS 蛋白的表达或活性可能被证明是一种在体外维持干细胞的通用方法。”
在这项工作中获得的数据还有助于更好地了解由 Shwachman-Diamond 综合征引起的发育缺陷的性质，这是一种与 SBDS 蛋白突变相关的遗传疾病。所提出的技术可广泛用于细胞生物学，与再生医学相关的研究。特别是，它可用于寻找培养各种细胞的最佳条件和开发干细胞分化方案，以及深入研究单个蛋白质的功能。
