Nowe spojrzenie na proces wzrostu roślin może pomóc w badaniach nad rakiem Aktualności Ryż | Wiadomości i relacje z mediami

nowy Stań przez biologów z Rice University wyjaśnia, w jaki sposób podstawowe struktury komórkowe wspólne dla większości form życia współpracują, aby napędzać wzrost typowego organizmu roślinnego. Odkrycia mogą rzucić światło na odpowiednie mechanizmy w ludzkich komórkach.

Zanim osiągnie dojrzałość wystarczającą do przeprowadzenia fotosyntezy, przechodzi w stan uśpienia Arabidopsis thaliana Sadzonki opierają się na rezerwach lipidów przechowywanych w ich komórkach w pokrytych białkiem workach zwanych krople tłuszczu. Bogata w energię zawartość tych kropelek jest upakowana do wewnątrzkomórkowych pojemników tzw peroksysomy. Nowe badanie wykazało, że ta współpraca wymaga enzymu na peroksysomie, który pomaga rozbić białkową powłokę na kropelkach lipidów. Wcześniej wiadomo było, że enzym MIEL1 znajduje się w jądrze komórkowym, gdzie pomaga regulować ekspresję genów.

Odkrycie nowej roli i lokalizacji MIEL1 postawiło pytanie, czy odkrycia będą miały zastosowanie również do jego ludzkiego odpowiednika, PIRH2. Dodatkowe eksperymenty potwierdziły, że PIRH2 wiąże się z peroksysomami, gdy ulega ekspresji w komórkach Arabidopsis, zgodnie z badaniem opublikowanym w Proceedings of the National Academy of Sciences. Ponieważ PIRH2 odgrywa ważną rolę w progresji nowotworu, bardziej wszechstronne zrozumienie jego funkcji komórkowej mogłoby zapewnić wgląd w profilaktykę i leczenie raka.

W ludzkich komórkach PIRH2 wspomaga glikolizę s. 53Jest to znane białko, które kontroluje proliferację komórek z uszkodzonymi genomami. the Gen kodujący p53 Został nazwany „strażnikiem genomu” i był szeroko badany pod kątem jego roli w supresji nowotworów. Mutacje, które zakłócają jego funkcję, występują w większości typów nowotworów.

„PIRH2 jest jednym z najlepiej zbadanych regulatorów p53, więc jest bezpośrednio powiązany z rakiem, ponieważ okazuje się, że p53 często bierze udział w różnych nowotworach w wielu różnych narządach i typach komórek” – powiedziała Melissa Traver, doktor habilitowany. Współpracownik w Laboratorium Bartela Kto jest głównym autorem badania.

„Z tego powodu jest to interesujący gen do badania” – dodał Traver, który jest również absolwentem Rice University. Program doktorancki z biochemii i biologii komórki. „Więcej informacji na ten temat może nam powiedzieć, co wiemy o tym, jak działa rak i jak go zatrzymać. Nigdy nie myślałem, że skończę czytać artykuły na temat raka w laboratorium botanicznym. Rozpocząłem ten projekt, próbując odpowiedzieć na bardzo konkretne pytanie dotyczące roślin i jednym z bardzo zachęcających i satysfakcjonujących było znalezienie czegoś, co można zastosować szerzej w różnych systemach”.

Odkrycia wzmocniły przekonanie Travera, że ​​badania podstawowe mogą mieć równie ważny wpływ jak nauki stosowane.

„Jako doktorant spędziłem dużo czasu broniąc nauk podstawowych i podkreślając ich wewnętrzną konieczność i wartość” – powiedział Traver.

razem z Bonnie BartelProfesor Ralph Rice i Dorothy Looney nauki biologiczneTraver zbadał procesy komórkowe zachodzące podczas Arabidopsis kiełkowanie.

„Od lat badamy peroksysomy w Arabidopsis – jak są wytwarzane, co robią i dlaczego są ważne” – powiedział Bartel. Peroksysomy odgrywają szczególnie kluczową rolę podczas kiełkowania, kiedy roślina przechodzi znaczny wzrost, ale nie jest jeszcze wystarczająco dojrzała, aby rozpocząć fotosyntezę. Oznacza to, że należy go używać Tłuszcze Przechowywana w nasionach przez roślinę rodzicielską.

„Zaczęliśmy interesować się kropelkami lipidów ze względu na ścisły związek między tymi dwoma organellami – jedną, w której gromadzi się tłuszcz, a drugą, w której jest on przetwarzany. Kropelki lipidów mają otoczkę białkową, która zapobiega ich łączeniu się ze sobą. interesuje, w jaki sposób komórki pozbywają się tego białka tzw oleozyna. „

Aby dowiedzieć się, jak rozbić oleocen, Traver opracował wersję białka oznaczonego znacznikiem fluorescencyjnym.

„Jesteśmy genetykami, więc kiedy chcemy coś zrozumieć, lubimy to rozkładać” – powiedział Bartel. Melissa postanowiła poszukać roślin, które nie byłyby w stanie rozkładać tej oleozyny w taki sposób, w jaki robi to dzika odmiana. Dzięki fluorescencyjnemu znacznikowi na oleocenie mogłem zobaczyć, jak sadzonki typu dzikiego początkowo się zapalają. Jednak fluoryzacja zanika wraz z rozkładem leucyny i spożywaniem tłuszczów”.

Natomiast zmutowane sadzonki, które nie są w stanie rozkładać oleozyny, nadal wykazują fluorescencję. Sekwencjonując genom i porównując go z genomem dzikiej rośliny, Traver był w stanie zidentyfikować gen odpowiedzialny za zdolność roślin do rozkładania oleozyny.

Gen, który nie działa już w zmutowanych sadzonkach, koduje MIEL1, enzym jądrowy, który pomaga w rozkładzie czynniki transkrypcyjne ⎯ Białka, które modulują ekspresję genów, powiedział Bartel.

Feir przeprowadził dalsze eksperymenty, aby sprawdzić, czy MIEL1 towarzyszy kropelkom lipidów lub peroksysomom.

„Nieoczekiwaną rzeczą, którą odkryła Melissa, jest to, że chociaż MIEL1 działa na kropelki lipidów, w rzeczywistości jest zlokalizowany w peroksysomie” – powiedział Bartell. Kropelki lipidów i peroksysomy są rozproszone po całej komórce i nie chcą rozkładać oleozyny, chyba że kropla lipidu znajduje się bezpośrednio obok peroksysomu. Nasza hipoteza jest taka, że ​​posiadanie tego enzymu na peroksysomach jest sposobem na zapewnienie prawidłowej biochemii tam, gdzie jest to potrzebne”.

Wyniki badania wskazują, że pośredniczona przez enzymy interakcja między peroksysomami a kropelkami lipidów może wyglądać podobnie na całym świecie. eukarionty formy życia.

„Następną rzeczą do zrobienia jest eksperymentowanie z komórkami ludzkimi lub innymi modelami zwierzęcymi, aby sprawdzić, czy działają podobne mechanizmy” – powiedział Traver.

Badania wspierały National Institutes of Health (R35GM130338, P30CA91842, UL1TR002345, R01GM129325) oraz Fundacja Roberta A. Welcha (C-1309).

Artykuł recenzyjny:

Ubikwitynowa ligaza białkowa MIEL1 lokalizuje się w peroksysomach, aby promować degradację eozynofilów w sadzonkach i opakowaniach kropelek lipidów Obrady Narodowej Akademii Nauk | DOI: 10.1073/pnas.2304870120

Autorzy: Melissa Traver i Bonnie Bartell

https://doi.org/10.1073/pnas.2304870120

Pobieranie obrazów:

https://news-network.rice.edu/news/files/2023/07/230630_Bartel2_Fitlow_073.jpg
Podpis: Bonnie Bartell (po lewej) jest profesorem nauk biologicznych Rice Ralph i Dorothy Looney. Melissa Traver jest badaczem ze stopniem doktora w laboratorium Bartela na Rice University.
(Zdjęcie: Jeff Vitlow/Rice University)

https://news-network.rice.edu/news/files/2023/07/230630_Bartel3_Fitlow_091.jpg
Podpis: Traver (po lewej) i Bartel odkryli, że peroksysomy, wyspecjalizowane struktury wewnątrzkomórkowe, w których komórki roślinne przetwarzają tłuszcz, towarzyszą enzymowi, który rozkłada białkową powłokę kropelek tłuszczu, organelli magazynujących tłuszcz. (Zdjęcie: Jeff Vitlow/Rice University)

https://news-network.rice.edu/news/files/2023/07/230630_Bartel4_Fitlow_079.jpg
Podpis: Melissa Traver bada paczki nasion Arabidopsis thaliana.
(Zdjęcie: Jeff Vitlow/Rice University)

https://news-network.rice.edu/news/files/2023/07/BB_img1.jpg
Podpis: Model roboczy funkcji MIEL1 w peroksysomach. MIEL1 jest zlokalizowany w peroksysomach i jest wymagany do usuwania białka oleozyny, które otacza kropelki lipidów podczas kiełkowania sadzonek Arabidopsis thaliana. MIEL1 sygnalizuje rozkład oleozyny (zielony), umożliwiając transport lipidów przechowywanych w kropelkach lipidów do peroksysomów, gdzie są metabolizowane w celu napędzania wzrostu siewek. (Źródło: Melissa Traver i Bonnie Bartell/Rice University)

https://news-network.rice.edu/news/files/2023/07/BB_img2.jpg
Podpis: Na zdjęciu komórki z nasion Arabidopsis z mutantem MIEL1 z neutralnymi lipidami pokazanymi na fioletowo i białkiem kropli lipidów pokazanym na zielono. Traver i Bartel wykorzystali genetykę i mikroskopię do zbadania dynamicznej współpracy między kropelkami lipidów i peroksysomami, organellami, które odpowiednio przechowują i katabolizują lipidy. (Źródło: Melissa Traver/Rice University)

https://news-network.rice.edu/news/files/2023/07/BB_img3.jpg
Podpis: Na zdjęciu są komórki z sadzonek Arabidopsis z nadekspresją MIEL1 (zielony) z kropelkami lipidów pokazanymi na niebiesko i peroksysomami pokazanymi na fioletowo. Traver i Bartel wykorzystali genetykę i mikroskopię do zbadania dynamicznej współpracy między kropelkami lipidów i peroksysomami, organellami, które odpowiednio przechowują i katabolizują lipidy. Ich dowody wskazują, że MIEL1 promuje degradację białek otoczki na kropelkach lipidów przylegających do peroksysomów. (Źródło: Melissa Traver/Rice University)

Powiązane historie:

Ukryta struktura znaleziona w podstawowych maszynach metabolicznych:
https://news.rice.edu/news/2020/hidden-structure-found-essential-metabolic-machinery

Spinki do mankietów:

Laboratorium Bartela: http://www.bioc.rice.edu/~bartel/people.html

Katedra Nauk Biologicznych: https://biosciences.rice.edu/

Wyss Szkoła Nauk Przyrodniczych: https://naturalsciences.rice.edu

O ryżu:

Położony na zalesionym kampusie o powierzchni 300 akrów w Houston, Rice University konsekwentnie plasuje się wśród 20 najlepszych uniwersytetów w kraju przez US News & World Report. Rice ma bardzo szanowane uczelnie z zakresu architektury, biznesu, studiów kontynuacyjnych, inżynierii, nauk humanistycznych, muzyki, nauk przyrodniczych i nauk społecznych oraz jest siedzibą Baker Institute for Public Policy. Z 4552 studentami studiów licencjackich i 3998 doktorantami, stosunek liczby studentów studiów licencjackich do wydziałów w Rice wynosi prawie 6 do 1. System uczelni mieszkaniowych buduje zwarte społeczności i przyjaźnie na całe życie, co jest tylko jednym z powodów, dla których Rice zajmuje pierwsze miejsce w tak wielu interakcjach Rasa, klasa i jakość życia zajmują czwarte miejsce według Princeton Review. Ryż jest również uznawany za najlepszą wartość wśród prywatnych uniwersytetów przez Kiplinger’s Personal Finance.