揭示细胞复苏背后的秘密

冲绳研究所的科学家科学技术研究生院(OIST),已经确定了85个基因的裂殖酵母细胞在休息,营养有限的环境条件下,以维持他们的能力回到划分模式。这项研究揭示了基因网络所需的静息细胞像癌症干细胞重��激活,和潜在的应用在开发新疗法来治疗癌症。这项研究已经发表在《科学》杂志上的进步。

在所有生物体,细胞繁殖当营养和环境条件有利于细胞分裂。充足的营养通过氮源的可用性的一个主要决定因素有必要启动细胞分裂过程中,氮是需要DNA、RNA和蛋白质。当外部氮源不在,细胞必须回收利用细胞内的氮源和保持非区分(静止)的状态,或者称为G0期。中包含了一个多余的碳能源(葡萄糖),这样G0细胞在大脑或肌肉的新陈代谢完全活跃。G0期,细胞分裂变成形状不同的模式,他们修改他们的工作方式应对氮源的不足,重新激活的部门只有在良好的氮的回报。这种能力的细胞重新启动细胞分裂的过程被称为有丝分裂能力(MC)。

“了解G0细胞维持他们能够恢复自己经历的有利条件是很重要的,”博士说Sajiki贤Mitsuhiro柳田教授的实验室的一位研究员,他说,论文的主要作者。在这项研究中,他和他的同事研究了一组3280个裂殖酵母缺失突变细胞的菌株基因部分或全部删除。

鼓励裂殖酵母细胞生长和繁殖通过向他们提供必要的营养物质。他们的氮供应随后切断诱导G0期。一旦G0期诱导,酵母细胞保持在这种状态下只要四个星期。结束的时候,他们重新划分模式,恢复他们的氮供应。

自然发生或野生型裂殖酵母细胞可以维护MC在G0阶段时毫不费力地超过四个星期,即使他们的氮供应被中断。然而,85总3280突变体的酵母菌株进行短时间的MC展出。因此,科学家推测这些基因85人失踪是必不可少的酵母细胞维持MC在G0期。令他们吃惊的是,据报道,将近一半的这些基因与癌症有关,暗示了维护MC在G0细胞之间的紧密连接和恶性分裂癌症细胞。最近,干细胞在肿瘤被发现在G0期接触传统癌症治疗目标细胞分裂,后来恢复自己和再次分裂。这些85个基因的研究可能会因此建议新疗法,目标等癌症干细胞.

突变体酵母细胞与最短的MC失踪nem1 de-phosphorylation相关基因的蛋白质。De-phosphorylation是一个过程所必需的细胞内信号的转移,发生的变化多样的蛋白质的活性。另一方面,细胞没有基因改造的DNA结构和降解细胞内不必要的材料表现出更长时间的MC,暗示这些延长G0期所需功能。这些观察因此帮助识别所需的时间维护MC细胞功能。

在失去MC,细胞缺乏nem1展示异常形状的核。这是一个失去控制的结果在信号通路,负责降解细胞部分。Sajiki博士还发现Nem1 de-phosphorylate另一个基因产物称为Ned1,控制细胞内脂质平衡,功能障碍导致衰变的原子核。这因此证实了这两个基因协会nem1——ned1发挥重要作用在保护细胞核在细胞的过渡从核扩散到静止,导致过度降解内部电池组件,同时保持MC。

这种关系的nem1作为监管机构和ned1目标也表明基因网络的一个新框架维护MC,因为支持的研究显示nem1 MC维护所需专门在G0阶段,而需要ned1 G0和分阶段。一些基因可能作为G0-specific开关,和他们的目标基因可能作为看家基因。科学家命名等基因G0开关G0至关重要(GZE)管家基因和基因超级管家(SHK)基因,并为每组确定了约80个基因。

柳田教授说,“这篇文章是一个真正的突破为我们理解如何保持在G0 MC细胞。两组基因,每个只有不到100名成员,MC需要维护,至少在一个案例中Nem1 Ned1,分别代表两组,直接相互作用蛋白去磷酸化。Sajiki博士发现了第一批OIST SHK基因作为一个研究生,现在,9年后,他和他的同事在《细胞G0单元85 GZE OIST发现了一个新类的基因。我预测许多激动人心的发现为Sajiki博士和其他研究人员感兴趣完全理解这些基因之间的关系。”