Клетки пролиферируют тело по разным ставкам. Некоторые делят постоянно и на протяжении всей жизни, как те, которые выстилают кишечник. Другие делят только редко, иногда отдыхая в течение нескольких лет в non-разделяя государства. Теперь, в исследовании, проведенном учеными из Массачусетского технологического института Уайтхэд институт проливает свет на молекулярные механизмы, которые помогают контролировать этот клеточный спячки, называемого покоя, показывая, как клетки могут целенаправленно сохраняют способность к делению. Заключения команды, который появился в сети авг. 15 в журнале отработочной клетки, удерживать значение для понимания не только клеточного деления и клеточной состояние, но и динамику клеточного механизма, который поддерживает эти процессы, в том числе группы протеины в критический структура центромером, которые гарантируют, что хромосомы должным образом наследуется каждый раз, когда клетка делится.
Во время деления клетки, каждый житель получает хромосомы дублируются, а затем равномерно распределяется, гарантируя, что обе клетки получают полный набор генетических инструкций. Невоспетый герой этого внимательного хореография-центромеры, небольшой хромосомные области, которая привязывает веревку-как волокон, отдельных хромосом во время деления клеток. Хромосомы, которые не имеют центромеры не может быть перевезено на свои законные места. Что оставляет клетки с кашей ДНК — ступенькой к неупорядоченному росту и, возможно, рак.
“Наше исследование предлагает новый взгляд на клеточную идентичность и ячейка государства”, — говорит старший Автор Иэн Чизман, Уайтхед членом Института и профессором биологии Массачусетского технологического института. “Ключ центромеры белок, названный CENP-A, был широко считается статичным, но на самом деле пополняется медленным, но непрерывным, темпы. Это служит не только для обновления и поддержания аппарата, необходимых для деления клеток, а также обеспечить маркером будущего потенциала клеток для распространения”.
В большинстве организмов, центромеры не определены последовательности ДНК, но вместо ассортиментом белков, которые собираются на них. То есть, центромеры прописано в эпигенетической условия. И в эпигенетической лексиконе центромеры, белок CENP-A является особенно необходимым. Если он потеряется, центромеры никогда не сможет вернуть белок и они будут неисправности. По этой причине широко распространено мнение, что CENP-a действует как булыжник — как только он приземляется на центромер, он никогда не покидает.
“Как только вы примете тот факт, что центромеры различаются за счет белков, вы начинаете представить все многообразие ситуаций, в которых эти белки должны оставаться биологически целы”, — говорит Чизман. “И есть некоторые действительно умопомрачительных те — как человеческие яйцеклетки, которая должна поддерживать их центромеры на протяжении десятилетий. Как это произошло?”
Яйцеклеток, яйцеклеток, первая форма в организме человека во время эмбрионального развития и остаются в состоянии покоя до полового созревания — составляет десять или более простоя. Значит ли это, что CENP-а просто сидит, висит на центромерах, за все эти годы? Это будет трудная задача, потому что белки, как и детали автомобиля, изнашиваются и нуждаются в замене.
Первый автор Зак Шварц, постдоком в лаборатории Чизман, изложенные ответить на этот вопрос. Вместо того, чтобы анализировать человеческие яйцеклетки, которые сложно получить и вырастить, он разработал методы, необходимые для изучения морской звезды ооцитов. Примечательно, что он и его коллеги обнаружили, что CENP-a это постепенно, но постоянно включены в центромерах ооцита в течение нескольких недель, что отражает усидчивый своп белок, который служит, чтобы изменить старые CENP-белки на новые. Особенно, когда этот процесс блокируется, белков центромер хромосомы теряются и не в состоянии правильно позиционировать себя позже во время развития яйцеклетки, признаки нарушения функции центромер, что может привести к серьезному нарушению эмбрионального развития.
“Изучая Морская звезда ооцитов, с их конкретной экспериментальной сильные, мы смогли выявить фундаментальные аспекты биологии, которые было трудно заметить, но явно происходит в широком диапазоне организмов”, — говорит Шварц. “Наши результаты являются свидетельством силы фундаментальной науки и расширение разнообразия организмов, которые изучаются в лаборатории.”
Шварц, Чизман, и их коллеги наблюдали подобное CENP-обмен, когда они исследовали прочая покоящиеся клетки, включая клетки человека. Но когда они изучали зрелые мышечные клетки — поэтому тот тип клеток, который утратил свою способность к делению и в конце своего пути развития — они обнаружили совсем другой сценарий. В этих клетках, уровни CENP-a по центромеры резко снижается, особенно по сравнению с клеток младших братьев. Исследователи предполагают, что эта разница отражает конкретные потребности в поддержании их центромеры, которая, в свою очередь, разрозненные сигналы мощности для деления клеток.
“Это свидетельствует о том, что CENP-A является показателем пролиферативный потенциал”, — говорит Чизман. “Ты можешь смотреть сквозь триллионы клеток в организме, и если оно есть, то клетки будут способны разделить их хромосом; если это не так, то они никогда не будут в состоянии сделать так.”
В дополнение к CENP-сопоставление динамики в различных типах клеток, Чизман и его команда также обнаружили молекулярные доказательства того, что позволяет объяснить, каким образом новый CENP-A является заложенным, в частности в клетках, которые не являются активно делящимися. Как эпигенетическую метку, CENP-белок входит в состав нуклеосом, блок катушки-как белков гистонов, вокруг которого ДНК плотно рану, как нить на катушку. Эта структура представляет некоторые логистические трудности, когда дело доходит до включения новых CENP-А.
Команда Уайтхед института обнаружили, что в покоящиеся клетки, CENP-показания требует транскрипция — процесс, посредством которого ДНК мастерской раздавался грохот от гистонов и скопировать на химически похож, одноцепочечной форме. Исследователи предполагают, что это химическое преобразование предоставляет дестабилизирующей силой, которая помогает выбить гистонов подшипник старый CENP-A, который позволяет клеткам, чтобы обновить старый CENP-в молекул, вырезая пространство для их более новые аналоги.
Взятые вместе, результаты команды осветить центромеры, как тщательно ухоженная структуры, даже в клетках, которые редко разделяют. Новая работа имеет большое значение для понимания эпигенетической наследственности в нормальном развитии и болезни, и позволяет предположить, что дефекты в ремонт центромер может лежать в основе целого ряда условий, от бесплодия до рака.
Эта работа была поддержана Гарольд G & Лейла Е. Мэтерс благотворительный фонд, низ/Национальный Институт общей медицинских наук, американское общество рака, и Скотт Кук и Сигне Остби фонда.
