意外反应雌激素在单细胞水平

贝勒医学院的研究人员领导的研究小组发现,不仅个人哺乳动物细胞在一个人口未能同步响应雌激素刺激,个人基因拷贝,也不称为等位基因。研究结果发表在最近一期《华尔街日报》核酸的研究还显示,雌激素受体的水平和激活状态确定异步细胞反应。

然而,小分子抑制剂的选择雌激素coregulators增加个人等位基因荷尔蒙的反应,建立了一个以前从未发现过的监管模式estro-gen-induced基因的激活在单细胞水平。

“雌激素是一种类固醇激素,调节大量的生物功能,同时在男性和女性中,通过调节数以百计的活动基因每个细胞,”第一个au-thor法比奥Stossi博士,副教授的分子和细胞生物学和集成的技术direc-tor显微镜核心贝勒。

大量关于雌激素触发它的影响。它绑定到一个核转录因子(雌激素受体,或ER),进而与特定DNA序列相互作用促进coregulators的招聘,参与基因表达的调控。外界以为,这个过程可能会同时发生在所有ER-containing细胞人口与雌激素刺激,但很少有人知道如何实际的单个细胞或个体基因相同的回应。这就是为什么研究人员没有预料到这些发现在单细胞水平。

观察单个细胞和等位基因

“在当前的研究中,我们曾与人乳腺癌细胞株生长在实验室。使用这两种分子和成像分析,我们决定,在单个细胞和基因水平,两个特征明显的expres-sion基因,GREB1, MYC的活动是由estro-gen,“说通讯作者,博士迈克尔·a·曼奇尼的分子和细胞Bi-ology教授,药理学和化学生物学贝勒。曼奇尼也长期综合学术主任显微镜核心(IMC)新近成立的GCC贝勒和导演中心先进的显微镜和图像信息学(CAMII) CPRIT-funded资源在贝勒和德州农工大学生物科学与技术研究所。

研究人员在实验室中培养细胞和治疗雌激素。然后他们看着GREB1和MYC基因的表达在单个细胞,并在每个单元individ-ual等位基因的表达。正如所料,他们发现雌激素迅速激活GREB1和MYC基因,在15分钟内,但有一个意想不到的和显著的异步响应激素模拟单个细胞和基因水平。

“我们的分析表明,基因活化的细胞在人群中随机出现超过我们的预期。在单个细胞,每个副本的反应的基因是独立于其邻近的细胞。在一些细胞,没有等位基因的基因活跃,而细胞旁边会部分或全部基因复制活跃,”Stossi说。

然而,研究人员解释说,尽管这些发现之前没有描述在雌激素受体生物,他们不是一个完整的惊喜。

在基因相同的细菌的研究表明,当受到同样的待遇,并非所有的细菌以同样的方式回应。这就是所谓的表型异质性。

“我们一直质问ER的作用机制通过先进的成像/分析自90年,与持续改进我们的资源开发或当他们进入市场,但这些最近的研究揭示了小说的特点在哺乳动物细胞中雌激素ac-tion第一次,”曼奇尼说。“有表型异质性con-fers细胞群的一个重要的适应策略,是否癌变或正常。如果所有的细胞在一个人口相同的方式回应有害刺激,例如,通过阻止一个基本函数,那么他们将没有生存的能力。但respond-ing不同可能允许一些细胞生存。”

什么原因导致异步响应?

接下来的实验旨在确定异步estrogen-triggered引起的基因的激活。由于成像和图像分析程序开发和使用适合完全自动化,高吞吐量成像/分析平台在IMC和CAMII,我们有一个独特的机会去探索这个问题。

首先,研究人员推测,细胞雌激素反应不同,因为每个细胞的雌激素受体数量各不相同。他们惊奇地发现雌激素受体表达细胞的数量没有严格规定一个细胞是否会激活靶基因。然后,研究人员调查了雌激素依赖的细胞反应是否使用patient-linked雌激素受体的激活状态,con-stitutively-active受体,但是,他们没有发现任何关联。

接下来,研究人员探索的可能性雌激素受体coregulators参与调节allele-by-allele对雌激素的反应。利用自动化高通量资源的IMC / CAMII,他们测试了一组小分子表观遗传抑制剂和识别,称为MS049,两个蛋白质精氨酸甲基转移酶的抑制剂,mark-edly增加了预期每个细胞的活跃的等位基因数雌激素刺激,gene-specific的方式。

第一次我们可以改变雌激素的性质的反应在等位基因层面,表明有通路作为可变电阻保持响应刺激的可变性,从而防止最大人口的细胞和统一行为,“Stossi说。“这些发现表明,修改的活动coregulators可以调整allele-by-allele荷尔蒙的变化反应gene-specific的方式。”

研究结果提供新的见解的复杂性质在哺乳动物细胞基因表达的调控。

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