科学家首次在皮肤外层发现血红蛋白 可帮助保护皮肤免受损伤

科学家首次在皮肤外层发现血红蛋白可帮助保护皮肤免受损伤研究人员很想知道表皮--皮肤的最外层--是如何保护我们免受紫外线照射等环境挑战的,因此他们从分子层面研究了皮肤中的情况。该研究的通讯作者MasayukiAmagai说:"表皮由角质化的分层鳞状上皮组成,主要由角质形成细胞构成。以前的研究发现,在角朊细胞分化和形成皮肤外层屏障的过程中,它们表达了多种具有保护功能的基因。然而,由于难以获得足够数量的分离终末分化的角质形成细胞来进行转录组分析,其他与屏障相关的基因逃脱了先前的保护"。表皮角质细胞起源于皮肤最深的一层(基底层),分化后向上移动形成数层。在角质细胞的分化阶段,已经发现了具有保护屏障功能的各种基因的表达,特应性皮炎等疾病就是由基因变异引起的。为了确定参与皮肤屏障机制的不明分子,研究人员分析了取自三个人的大腿和上臂的健康人皮肤的整个表皮和上表皮以及小鼠皮肤中的高表达基因。他们意外地发现,编码血红蛋白亚基之一的蛋白质α-球蛋白的HBA1/2基因在人类皮肤的上表皮中高度表达。同样,在小鼠皮肤中,Hba-a1/a2(相当于人类的HBA1/2)也在上表皮高度表达。Amagai说:"我们对整个表皮和上表皮进行了转录组比较分析,这两种表皮都是用酶从人类和小鼠皮肤中分离出来的细胞薄片。我们发现,负责产生血红蛋白的基因在表皮上部高度活跃。为了证实这一发现,我们使用免疫染色法来观察表皮上部角质细胞中血红蛋白α蛋白的存在。"研究人员将UVA和UVB分别照射皮肤,发现UVA(而非UVB)能诱导表皮角质细胞中HBA1/2的表达。UVA照射是活性氧(ROS)介导的角质形成细胞损伤的主要原因。与对照组相比,HBA基因敲除的角朊细胞细胞内ROS水平明显增加,这表明HBA的表达被诱导以抑制表皮角朊细胞中UVA诱导的ROS生成。线粒体--细胞的能量生产者--对紫外线辐射产生的过量ROS特别敏感,紫外线辐射引起的线粒体功能障碍直接导致皮肤损伤,也称为光老化。Amagai说:"我们的研究表明,表皮血红蛋白在氧化应激作用下上调,并能抑制人类角质细胞培养物中活性氧的产生。研究结果表明,血红蛋白α能保护角质形成细胞免受来自外部或内部的氧化应激,如紫外线辐射和线粒体功能受损。因此,角质形成细胞表达血红蛋白代表了一种防止皮肤老化和皮肤癌的内源性防御机制。"研究人员说,他们的发现为研究与ROS相关的皮肤疾病(如衰老和癌症)提供了重要的启示。该研究发表在《皮肤病学研究杂志》(JournalofInvestigativeDermatology)上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399297.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1399297.htm

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对古代蛋白质的研究摸清了鳄鱼独特的血红蛋白之谜

对古代蛋白质的研究摸清了鳄鱼独特的血红蛋白之谜一只尼罗河鳄鱼吞下了一只黑斑羚,这是它在水面下长时间等待的回报。通过复活古代鳄鱼祖先的血红蛋白,Husker领导的一个团队帮助解释了为什么其他脊椎动物未能进化出让鳄鱼在没有空气的情况下持续数小时的适应性。资料来源:CellPress/CurrentBiology/Shutterstock/ScottSchrage,UniversityofNebraska-Lincoln内布拉斯加大学林肯分校的杰伊-斯托兹(JayStorz)及其同事通过统计学上的重建和实验上的复活主龙类(所有鳄鱼和鸟类的2.4亿年前的祖先)的血红蛋白,对这个原因有了新的见解。鳄鱼血红蛋白的独特属性不是像早期研究表明的那样只需要几个关键的突变,而是源于21个相互关联的突变,这些突变使红细胞的复杂成分变得更加复杂。研究人员说,这种复杂性以及任何一个突变都能在血红蛋白中引起的多种连锁反应,可能已经形成了一条迷宫般的进化路径,以至于自然界甚至在数千万年内都无法回溯它。所有的血红蛋白在肺部与氧气结合,然后在血液中游动,最终将氧气释放到依赖它的组织中。在大多数脊椎动物中,血红蛋白捕捉和保持氧气的亲和力主要由被称为有机磷酸盐的分子决定,这些分子通过附着在血红蛋白上,可以"鼓励"它释放其珍贵的货物。但在鳄鱼类动物--鳄鱼、短吻鳄和它们的亲属中,有机磷酸盐的作用被一种分子--碳酸氢盐所取代,后者是由二氧化碳分解产生的。由于组织产生大量的二氧化碳,它们也间接地产生了大量的碳酸氢盐,这反过来鼓励血红蛋白将其氧气分配给最需要的组织。Storz说:"这是一个超级高效的系统,它提供了一种缓慢释放的机制,使鳄鱼能够有效地利用它们的机载氧气储存,这是它们能够在水下呆这么久的部分原因。"作为Storz实验室的博士后研究人员,ChandrasekharNatarajan、TonySignore和NaimBautista已经帮助破解了鳄鱼血红蛋白的工作原理。与来自丹麦、加拿大、美国和日本的同事一起,Storz的团队决定开始对这个运送氧气的奇迹是如何产生的进行多学科研究。之前了解其进化的努力涉及将已知的突变纳入人类血红蛋白,并寻找任何功能上的变化,而这些变化通常是很少的。他自己的实验室最近的发现使Storz相信,这种方法是有缺陷的。毕竟,在人类血红蛋白和古代爬行动物的血红蛋白之间有很多不同之处,现代的鳄鱼就是由这些血红蛋白演变而来的。Storz说:"重要的是了解突变对它们实际进化的遗传背景的影响,这意味着在祖先和后代的蛋白质之间进行纵向比较,而不是在当代物种的蛋白质之间进行横向比较。通过使用这种方法,就可以弄清楚实际发生了什么。"因此,在生化原理和统计学的帮助下,该团队开始从三个来源重建血红蛋白蓝图:2.4亿年前的主龙类祖先;所有鸟类的最后一个共同祖先;以及8000万年前的当代鳄鱼的共同祖先。在实验室中对所有三种复活的血红蛋白进行测试后,研究小组证实,只有鳄鱼直系祖先的血红蛋白缺乏磷酸盐结合,并拥有碳酸氢盐敏感性。对比主龙类和鳄鱼祖先的血红蛋白蓝图还有助于确定氨基酸的变化,这基本可以被看成是血红蛋白骨架的关节,这些变化也可能被证明是重要的。为了测试这些突变,Storz和他的同事开始将某些鳄鱼特有的突变引入祖先的血红蛋白中。通过识别使主龙类血红蛋白的行为更像现代鳄鱼的血红蛋白的突变,该团队拼凑出了负责这些独特的、鳄鱼特有的特性的变化。与传统观念相反,Storz和他的同事们发现,血红蛋白对碳酸氢盐和磷酸盐的反应性的进化变化是由不同的突变组驱动的,因此一种机制的获得并不取决于另一种机制的丧失。他们的比较还显示,尽管几个突变就足以减去磷酸盐结合位点,但需要多个突变才能完全消除磷酸盐敏感性。以同样的方式,两个突变似乎直接推动了碳酸氢盐敏感性的出现--但只有在与血红蛋白偏远区域的其他容易被忽视的突变相结合或在此之前。Storz说,这些发现说明了一个事实,即突变的组合可能产生超越其单独影响之和的功能变化。一个本身不产生任何功能影响的突变可能以任何方式为其他突变开辟一条道路,产生明确、直接的后果。同样地,如果没有适当的阶段性前例,这些后来的突变可能影响不大。而所有这些因素都可能被它们所处的环境增强或阻挠。"复杂的相互作用表明某些进化解决方案只能从某些祖先的起点获得,对于主龙类血红蛋白的祖先,遗传背景使得我们有可能进化出我们在现代鳄鱼的血红蛋白中看到的独特属性。相比之下,以哺乳动物的祖先为起点,可能有办法进化出同样的特性,但这必须通过一个完全不同的分子机制,因为你是在一个完全不同的结构背景下工作。无论好坏,这项研究也有助于解释设计一种能够模仿和接近鳄鱼性能的人类血红蛋白的困难。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345169.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1345169.htm

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科学家发现表观遗传学钥匙 揭开常见致命癌症的神秘面纱

科学家发现表观遗传学钥匙揭开常见致命癌症的神秘面纱但SOX9也有阴暗的一面,因为它与全球一些最致命的癌症有关,如肺癌、皮肤癌、头颈癌和骨癌。就皮肤而言,某些异常的成体表皮干细胞可能会意外地激活SOX9,不管它们选择的是哪种途径--而且永远不会关闭,从而启动一个最终激活癌基因的过程。科学家们从未完全理解这种注定的结果是如何在分子水平上发生的。但现在,洛克菲勒研究人员揭示了这一恶性转折背后的机制。原来,SOX9属于一类特殊的蛋白质,能够控制遗传信息从DNA到mRNA的传递。这意味着它有能力撬开遗传物质的密封袋,与其中先前沉默的基因结合,并激活它们。他们将研究结果发表在《自然-细胞生物学》(NatureCellBiology)杂志上。罗宾-切默斯-纽斯汀哺乳动物细胞生物学与发育实验室负责人伊莱恩-福克斯说:"我们的发现为了解癌症如何破坏干细胞精心调整的决策过程,从而使其无法制造正常组织提供了新的见解。它还揭示了作为潜在治疗靶点的新的SOX9激活基因"。基因表达的稀有钥匙我们的基因组并不是一本打开的书。事实上,它更像是一个图书馆,里面藏着几十亿本书,但大部分都被锁起来了--大部分遗传物质实际上都沉寂在非编码的、被组蛋白紧密结合的DNA包中,处于封闭状态。DNA和组蛋白共同构成了所谓的封闭染色质。转录蛋白或转录因子无法访问被包裹在这种封闭物质中的基因,而这些转录蛋白或转录因子可以帮助表达其中的基因。表皮中由SOX9诱导的类似基底细胞癌的病变(绿色)。红色为异常分化,蓝色为细胞核。图片来源:杨义浩,富克斯实验室但有一些罕见的关键因素并不只是转录因子。这些"先锋因子"可以打开这些基因包。它们拥有窥视封闭染色质内部并识别其中结合位点的超能力。然后,它们会招募其他转录因子,帮助它们撬开封闭的染色质,并与核糖体上的受体位点结合,从而对染色质进行重新编程,激活新基因。这通常发生在发育的早期阶段,此时干细胞的命运尚未确定。在成人皮肤中,SOX9通常与维持成人毛囊干细胞的身份有关。在成人表皮干细胞中,它通常受到抑制。但基底细胞和鳞状细胞癌的情况并非如此。该研究的第一作者杨一浩说:"在疾病背景下,SOX9在成体表皮干细胞中被重新激活。"这一过程如何逐步展开一直是未知数。"体外重编程发生得非常快--不到48小时。在如此短的时间窗口内,很难很好地解决事件发生的顺序问题。SOX9交换为了找出答案,研究人员设计了含有SOX9拷贝的小鼠,当给小鼠喂食强力霉素(一种诱导转基因SOX9的药物)时,SOX9拷贝可以在小鼠的成体表皮干细胞中被激活。福克斯解释说:"在成体组织中,胚胎发生时很容易做出的选择会被严格抑制,这样成体干细胞就会坚持完成其专门任务。"然而,释放SOX9被证明是一个强有力的影响因素,可逐步将表皮干细胞重编程为新的命运。杨说:"仅通过表达单一的SOX9转录因子,我们就能在第六周诱导出基底细胞癌样结构。到第12周时,我们开始看到类似人类基底细胞癌的病变。"与此同时,他们还跟踪了幕后的表观遗传过程。在头两周,SOX9关闭了表皮干细胞基因。它们逆转了正常状态,开始开启毛囊干细胞基因。研究人员在寻找机制时发现,为了实现这种命运转换,SOX9从活跃的表皮基因中劫持了核机制,并将这些偷来的设备带到了沉默的毛囊基因中。然后,它又利用其他转录因子撬开封闭的染色质,与其中的沉默基因结合,开启它们。福克斯说:"当SOX9不能被调控时,干细胞就不能制造毛发,而是不断增殖并激活几种新的转录因子,最终导致基底细胞癌状态。"杨说,这种复杂的身份来回转换之所以可能,是因为SOX9是一种先驱因子。只有先驱因子才有能力进入封闭的染色质。由于SOX9在全球许多最致命的癌症中过于活跃,研究人员希望找到干预它在这些细胞增殖中的作用的方法。Fuchs说:"通过确定SOX9的相互作用蛋白及其靶基因在恶性肿瘤过程中的变化,我们希望能在发现治疗这些癌症的新药靶点方面取得进展。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375475.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1375475.htm

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科学家揭示蛋白质如何驱动癌症生长

科学家揭示蛋白质如何驱动癌症生长在圣路易斯华盛顿大学医学院、麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所、杨百翰大学以及世界各地其他机构的领导下,临床蛋白质组肿瘤分析联合会对驱动癌症的关键蛋白质及其调控方式进行了研究。研究结果于8月14日发表在《细胞》(Cell)和《癌细胞》(CancerCell)杂志上的一组论文中。临床肿瘤蛋白质组学分析联合会由美国国立卫生研究院(NIH)国家癌症研究所资助。资深作者、华盛顿大学戴维-英格利希-史密斯医学特聘教授丁力博士说:"在我们开发更好的癌症疗法的努力中,这种对驱动肿瘤生长的蛋白质的新分析是继癌症基因组测序之后的下一步。通过过去的癌细胞基因组测序工作,我们确定了近300个驱动癌症的基因。现在,我们正在研究这些癌基因所启动的机器的细节--实际导致细胞分裂失控的蛋白质及其调控网络。我们希望这项分析能成为癌症研究人员开发多种肿瘤类型新疗法的重要资源。"研究人员分析了涉及10种不同类型癌症的约1万个蛋白质,他们强调了大量数据在这类分析中的重要性;其中许多重要的癌症驱动蛋白在任何一种癌症中都很罕见,如果对肿瘤类型进行单独研究,就不可能发现这些蛋白。这项分析包括两种不同类型的肺癌以及结直肠癌、卵巢癌、肾癌、头颈癌、子宫癌、胰腺癌、乳腺癌和脑癌。丁力也是巴恩斯犹太医院和华盛顿大学医学院西特曼癌症中心的研究成员。他介绍谁哦"当我们对多种癌症类型进行综合分析时,我们就能提高检测导致癌症生长和扩散的重要蛋白质的能力。综合分析还能让我们找出驱动不同类型癌症的主要共同机制。"除了单个蛋白质的功能外,这些数据还能让研究人员了解蛋白质之间是如何相互作用来促进癌症生长的。如果两种蛋白质的水平相互关联--例如,当其中一种蛋白质的水平较高时,另一种蛋白质的水平也总是较高--这就表明这两种蛋白质是作为伙伴作用的。破坏这种相互作用可能是阻止肿瘤生长的一种有效方法。这些研究(包括丁和布罗德研究所的加德-格茨博士共同领导的一项研究)还揭示了通过化学改变蛋白质以改变其功能的不同方法。研究人员记录了这种化学变化--称为乙酰化和磷酸化的过程--如何改变DNA修复、改变免疫反应、改变DNA的折叠和包装方式,以及其他可能在癌症发生过程中发挥作用的重要分子变化。这项研究还揭示了免疫疗法的有效性。检查点抑制剂等免疫疗法通常对突变较多的癌症最有效,但即便如此,它们也并非对所有患者都有效。研究人员发现,大量突变并不总是导致异常蛋白质的大量存在,而异常蛋白质正是免疫系统攻击肿瘤的目标。丁说:"对某些癌症来说,即使突变有可能产生肿瘤抗原,但如果没有异常蛋白表达或表达很少,这种突变就可能不是治疗的靶点。这可以解释为什么有些病人对免疫疗法没有反应,即使他们似乎应该对免疫疗法有反应。因此,我们的蛋白质组学调查涵盖了肿瘤抗原的表达谱,对于设计针对选定突变的新免疫疗法特别有用。"在另一项研究中,丁的团队确定了DNA甲基化模式,这是另一种能影响基因表达方式的化学变化。这种模式可能是癌症的关键驱动因素。在一项重要发现中,研究小组确定了在某些肿瘤类型中抑制免疫系统的分子开关。这组四项研究的最后一篇论文向更广泛的研究界提供了联盟使用的数据和分析资源。她说:"总的来说,这种对多种癌症类型进行的彻底蛋白质组学和化学修饰分析--与我们长期积累的癌症基因组学知识相结合--提供了另一层信息,我们希望这些信息能帮助解答癌症是如何生长并设法躲避我们的许多最佳治疗方法的许多持续存在的问题。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377313.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1377313.htm

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科学家开发出可帮助2型糖尿病患者维持健康血糖水平的人工胰腺

科学家开发出可帮助2型糖尿病患者维持健康血糖水平的人工胰腺据估计,全世界约有4.15亿人患有2型糖尿病,每年全球卫生支出约为7600亿美元。 据英国糖尿病协会称,仅在英国就有490多万人患有糖尿病,其中90%是2型糖尿病,据估计,这将使英国国家医疗服务系统每年损失100亿英镑。"许多2型糖尿病患者使用目前可用的治疗方法如注射胰岛素都很难控制他们的血糖水平。人工胰腺可以提供一种安全和有效的方法来帮助他们,而且该技术使用简单,可以在家里安全实施。"夏洛特-伯顿博士表示。2型糖尿病导致葡萄糖-血糖的水平过高。通常情况下,血糖水平由胰岛素的释放来控制,但在2型糖尿病中,胰岛素的分泌被破坏了。随着时间的推移,这可能导致严重的问题,包括眼睛、肾脏和神经损伤以及心脏疾病。这种疾病通常通过改变生活方式--例如改善饮食和增加运动--和药物治疗相结合来控制,目的是保持低血糖水平。剑桥大学Wellcome-MRC代谢科学研究所的研究人员已经开发出一种人工胰腺,可以帮助维持健康的葡萄糖水平。该设备将现成的葡萄糖监测器和胰岛素泵与该团队开发的一个名为CamAPSHX的应用程序相结合。这个应用程序由一个算法运行,该算法预测需要多少胰岛素来维持葡萄糖水平在目标范围内。研究人员此前已经表明,由类似算法运行的人工胰腺对1型糖尿病患者(从成人到非常年轻的儿童)是有效的。他们还在需要肾脏透析的2型糖尿病患者身上成功试用了该设备。今天(2023年1月11日),在《自然医学》杂志上,该团队报告了该设备在更广泛的2型糖尿病患者(不需要肾透析)身上的首次试验。与用于1型糖尿病的人工胰腺不同,这个新版本是一个完全闭环的系统--而1型糖尿病患者需要告诉他们的人工胰腺他们即将进食,以便调整胰岛素,例如,使用这个版本,他们可以让设备完全自动运作。研究人员从剑桥大学附属医院阿登布鲁克医院的沃尔夫森糖尿病和内分泌诊所(隶属于剑桥大学附属医院NHS基金会信托基金)和当地的全科医生手术室招募了26名患者。患者被随机分配到两组中的一组--第一组将试用人工胰腺8周,然后改用每天多次注射胰岛素的标准疗法;第二组将先采取这种控制疗法,8周后再改用人工胰腺。该小组使用了几种措施来评估人工胰腺的工作效果。首先是患者的血糖水平在3.9至10.0mmol/L的目标范围内的时间比例。平均来说,使用人工胰腺的病人有三分之二(66%)的时间在目标范围内,是使用对照组的两倍(32%)。第二个衡量标准是葡萄糖水平超过10.0mmol/L的时间比例。随着时间的推移,高血糖水平会提高潜在的严重并发症的风险。接受对照治疗的患者有三分之二(67%)的时间处于高血糖水平,而使用人工胰腺时,这一比例减半为33%。平均葡萄糖水平下降--从采取控制疗法时的12.6mmol/L下降到使用人工胰腺时的9.2mmol/L。该应用程序还降低了一种被称为糖化血红蛋白或HbA1c的分子水平。糖化血红蛋白是红细胞内携带氧气到全身的一种蛋白质,当血红蛋白与血液中的葡萄糖结合,成为"糖化"时,就会出现糖化血红蛋白。通过测量HbA1c,临床医生能够全面了解一个人在几周或几个月内的平均血糖水平。对于糖尿病患者来说,HbA1c越高,患糖尿病相关并发症的风险就越大。在控制治疗后,平均HbA1c水平为8.7%,而在使用人工胰腺后则为7.3%。在研究期间,没有病人出现危险的低血糖水平(低血糖),但有一名患者在使用人工胰腺时因腹痛而入院。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338781.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1338781.htm

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科学家正尝试将水熊虫蛋白植入人类细胞

科学家正尝试将水熊虫蛋白植入人类细胞怀俄明大学的研究人员领导的一项新研究发现,在人体细胞中表达关键的水熊虫蛋白会减缓新陈代谢,这为了解这些难以被杀死的无脊椎动物如何在最极端的条件下生存提供了重要的启示。研究小组重点研究了一种名为CAHSD的特殊蛋白质,众所周知,这种蛋白质可以防止极端干燥(脱水)。通过各种方法,研究人员展示了CAHSD在受到压力时如何转变成凝胶状,从而保护分子并防止干燥。研究人员在发表的论文中写道:"这项研究深入揭示了水熊虫以及其他潜在的耐干燥生物是如何利用生物分子凝结在干燥环境中存活下来的。除了应激耐受性,我们的研究结果还提供了一条途径,可以围绕诱导细胞甚至整个生物体的生物稳态来开发技术,从而延缓衰老并增强储存和稳定性。"迟发型生物已经证明,它们可以在酷热和严寒的环境中生存,可以在对人类致命的高辐射环境中生存,也可以在长期缺水的环境中生存--水通常是生命的必需品。它们甚至可以在太空中生存。先前的研究揭示了水熊虫历经数亿年积累起来的令人印象深刻的生存技巧。从根本上说,在CAHSD的帮助下,它们非常善于减缓生命进程,而这对人类细胞也可能有用。怀俄明大学的分子生物学家西尔维娅-桑切斯-马丁内斯说:"令人惊讶的是,当我们将这些蛋白质引入人体细胞时,它们会凝胶化,减缓新陈代谢,就像在水熊虫体内一样。当把含有这些蛋白质的人类细胞置于生物静止状态时,它们会变得更能抵抗压力,从而把水熊虫的一些能力赋予人类细胞。"在未来的某一天,我们也许能找到方法,将这种惊人的水熊虫复原力传递给我们自己的细胞和组织,从而有可能减缓生物衰老,并有助于在低温条件下安全储存细胞的治疗,例如器官移植。要利用这种能力的转移,还需要大量的进一步研究,目前已经在进行一些研究,探讨水熊虫蛋白能否稳定用于治疗遗传疾病的重要血液制品。早期迹象表明,在多个领域,包括当环境压力存在时,这种蛋白质会被智能地激活,而当环境压力不存在时,这种蛋白质又会失活。怀俄明大学分子生物学家托马斯-布斯比(ThomasBoothby)说:"当压力得到缓解时,水熊虫凝胶就会溶解,人体细胞就会恢复正常的新陈代谢。"这项研究发表在《蛋白质科学》上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425628.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1425628.htm

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普林斯顿科学家发现蛋白质中被忽视的部分 对生命的基本功能至关重要

普林斯顿科学家发现蛋白质中被忽视的部分对生命的基本功能至关重要普林斯顿大学、丹娜-法伯癌症研究所(Dana-FarberCancerInstitute)和华盛顿大学研究人员的一项新研究表明,蛋白质凝集物(如显微镜图像所示)对细胞中的基因表达过程至关重要,而凝集物的形成取决于蛋白质的内在无序区。图片来源:普林斯顿大学AmyStrom然而,这种对"生物学工作母机"蛋白质的描述并不能说明问题的全部。大约一半的蛋白质上都挂着无序的字符串,这些字符串被称为"固有无序区"(IDRs)。由于IDR具有更动态、更"形状多变"的几何形状,生物学家普遍认为它们不能像折叠的同类那样与其他生物大分子精确配合,因此认为这些线状实体对蛋白质整体功能的贡献可能较小。现在,一个多机构合作项目揭示了IDR如何控制细胞生物学的一个关键方面。他们的研究最近发表在《细胞》(Cell)杂志上,揭示了IDRs具有特殊而重要的相互作用,在染色质调控和基因表达中发挥着核心作用,而染色质调控和基因表达是每个活细胞的基本过程。研究人员重点研究了人类cBAF复合体的无序区域,这是细胞核中的一组多组分蛋白质,它的作用是打开细胞内被称为染色质的DNA的密集盘绕,使基因沿着DNA表达并转化为蛋白质。cBAF亚基家族中的ARID1A和ARID1B的IDRs突变在癌症和神经发育疾病中非常常见,这种突变使染色质重塑和基因表达失调,表明IDRs不是微不足道的额外部分。研究特别发现,IDRs形成的小液滴被称为凝结物,它们从周围的细胞液中分离出来,就像水中的油滴一样。在这些凝聚体中发生的特殊相互作用使蛋白质和其他生物大分子聚集在特定位置,以执行细胞活动。虽然科学家们已经证明凝集物能执行无数任务,但这些特殊液滴是否在染色质重塑中起任何作用,它们的特定氨基酸序列是否具有特定功能,这些都不得而知。普林斯顿大学、丹娜-法伯癌症研究所和圣路易斯华盛顿大学的研究人员联手研究了ARID1A/BIDRs的不同突变对cBAF蛋白复合物形成凝聚体和招募基因表达所需的伙伴蛋白的能力的影响。研究中发现的一些突变与癌症或神经发育障碍有关。研究结果让我们深入了解了这些突变是如何导致细胞过程出错的,并为制定新型治疗策略奠定了基础。该研究的共同第一作者艾米-斯特罗姆(AmyStrom)说:"我们首次证明,内在无序区对关键染色质重塑复合物--cBAF复合物--的运作具有根本性的重要意义。我们的发现应该适用于一般的IDRs,并可能对细胞如何完成它们所做的一切产生重大影响"。斯特罗姆与哈佛大学医学院的前博士生阿金克亚-帕蒂尔(AjinkyaPatil)是该研究的共同第一作者。斯特罗姆是共同第一作者、普林斯顿大学工程系92级教授、奥门-达林生物工程研究所所长克利福德-布兰韦恩(CliffordBrangwynne)实验室的博士后研究员;帕蒂尔曾在共同第一作者、达纳-法伯癌症研究所和哈佛医学院儿科肿瘤学副教授西格尔-卡多奇(CigallKadoch)的实验室工作,卡多奇的实验室长期关注人类健康和疾病中的染色质重塑。帕蒂尔说:"IDR序列中即使是微小的疾病相关扰动也会在一定程度上改变基因组中这一主要染色质重塑器的功能,这令人惊讶,并促使我们探索氨基酸语法具体变化的基础。"布兰韦恩说,他的实验室多年来一直在研究无序序列及其在形成凝聚物中的作用:"在人类和其他生物的大量蛋白质目录中,内在无序区随处可见,它们在生理和疾病中发挥着核心作用,而我们对它们的了解才刚刚开始。"卡多奇说:"我们的发现不仅揭示了cBAF染色质重塑复合物的机制(它们是肿瘤学的首要靶标之一),还揭示了迄今为止人们对IDR蛋白序列了解甚少的序列特异性的内在本质。这些发现为治疗凝集物及其成分提供了重要的新基础。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388605.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1388605.htm

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