Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Hvordan en celle 'drivstoffmåler' fremmer en sunn utvikling

Anonim

Salk forskere har avslørt hvordan en mobil "drivstoffmåler" ansvarlig for overvåkning og styring av cellers energiprosesser også har en uventet rolle i utviklingen. Denne kritiske lenken kan hjelpe forskere bedre å forstå kreft og diabetesveier.

annonse


Denne cellulære drivstoffmåleren er et proteinkompleks som heter AMPK som overvåker energiinngang og -utgang for å holde cellen i gang. Hvis AMPK var en bilsensor, ville det for eksempel være mulig å instruere kjøretøyet når man skal få gass eller senke klimaanlegget for å spare energi. På samme måte, hvis cellens brenselforsyning - næringsstoffer - er mangelvare, reduserer AMPK celleveksten og endrer stoffskiftet. Tidligere oppdaget Salk Professor Reuben Shaw at AMPK kunne stoppe svulstens revolverte metabolisme, samt gjenopprette normal funksjon til leveren og andre vev hos diabetikere.

"Selv om det er stor interesse for AMPK relatert til diabetes og kreft, var det ingenting kjent om hvordan denne drivstoffprosessprosessen endres i forskjellige cellepopulasjoner under utviklingen, sier Shaw, seniorforfatter av arbeidet og innehaveren av William R. Brody Chair . Bortsett fra å gi nytt innblikk i stamcelleterapier, kan arbeidet, publisert i mars 2016 i Genes & Development, også bidra til å forsterke kreftbehandling.

"Til å begynne med, brukte vi CRISPR-teknologi til å redigere ut to viktige komponenter i AMPK-banen i embryonale stamceller, sier Nathan Young, Salk Research Associate og første forfatter av papiret. "Først så vi ingen forskjell, men ting ble interessant da vi ble bedt om at cellene skulle skille seg."

Normalt har embryonale stamceller kapasiteten til å generere mer spesialiserte celler som tilhører en av tre brede grupper som kalles kimenlag - endodermen, ektodermen og mesodermen - som i siste instans kan utvikle seg til alle de forskjellige celletyper i en organisme. Cellene uten en fungerende AMPK-bane klarte imidlertid ikke å effektivt gjøre endoderm (det innerste laget i en organisme) og i stedet laget for mye ektoderm (laget som ville bli til hud).

"Disse cellene kunne ikke gjøre det riktige valget, " sier Shaw. "Dette var den første tilbøyelsen til at denne metabolske banen forteller celler hva slags spesialiserte vev som skal bli."

Det var bemerkelsesverdig, ifølge forskerne, når de så nærmere på genuttrykksmønstre av AMPK-mangelfulle celler. De fant at et stort antall nedregulerte gener relatert til en bestemt cellulær struktur: lysosomet. Denne kritiske selvforsynte organellen inneholder etsende enzymer som bryter ned cellulært materiale for å gjenbruke komponenter - søppelavhending og resirkuleringssenter for cellen.

Dette tapet av lysosomer, forskerne oppdaget, skyldtes tap av en transkripsjonsfaktor kalt Tfeb, som slår på uttrykket av lysosomale gener i tider med sult. Ved å gjeninnføre Tfeb i dysfunksjonelle celler, var teamet i stand til å gjenopprette normal utvikling og differensiering.

"Det ble trodd at lysosomer og AMPK var koblet på en eller annen måte, men ingen hadde drømt om at du ikke ville få lysosomer hvis du ikke har denne drivstoffmåleren, " sier Shaw. "Kobling av AMPK-banen til lysosomer ber om spørsmålet om denne banen er en del av anti-kreftbaner også."

Foreløpig er lysosomhemmere i dusinvis av kliniske studier for bryst-, lunge-, bukspyttkjertel- og hjernecancer, selv om den nøyaktige forbindelsen mellom lysosomer og svulster ikke forstås. "Vi dekoder noen av disse underliggende forbindelsene som kan indikere når og hvordan et kreftmedisin kan være nyttig, " sier Shaw. "Dette arbeidet kan også bidra til å gjøre bedre, mer spesifikke måter å målrette lysosomer på i kreft."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Salk Institute . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Nathan P. Young, Anwesh Kamireddy, Jeanine L. Van Nostrand, Lillian J. Eichner, Maxim Nikolaievich Shokhirev, Yelena Dayn, Reuben J. Shaw. AMPK regulerer linjespesifikasjon gjennom Tfeb-avhengig regulering av lysosomer . Gener og utvikling, 2016; 30 (5): 535 DOI: 10, 1101 / gad.274142.115