科学家揭示了细胞如何记住自己的身份,避免可能导致癌症的错误
癌症通常是DNA突变或细胞分裂问题的结果,这些问题会导致细胞“忘记”自己是什么类型的细胞或如何正常工作。现在,Martin Hetzer教授和一组科学家已经明确了新细胞是如何在细胞分裂后记住它们的身份的。这些记忆机制发表在基因与发展将于2020年6月4日发布,它可以解释当细胞身份无法保持时发生的问题,比如癌症。
“我们获得了关于正确记忆机制的新见解基因这篇论文的资深作者、杰西和卡里尔·飞利浦基金会主席兼索尔克首席科学官赫泽说。“我们的发现为理解这种短暂而动态的细胞生命阶段奠定了基础,这对细胞身份至关重要。”
细胞分裂是组织发育和稳态的关键时期之一。在这个叫做有丝分裂的过程中,细胞必须正确地复制它们所有的DNA,然后均匀地一分为二。为了减少干扰,基因活动在有丝分裂期间关闭,就在细胞分裂之前,停止蛋白质的生产。细胞分裂成两个细胞后,基因表达以一种协调的方式重新启动,重新开始产生蛋白质。这个启动特定蛋白质生产的过程告诉细胞它应该变成什么。然而,科学家们不知道这一过程是如何运作的。
“我们想了解细胞身份和转录记忆的分子机制,”该论文的第一作者,加州大学圣地亚哥分校赫泽尔实验室的研究生Hyeseon Kang说。母细胞是如何将身份传递给子细胞的细胞分裂?”
在正常条件下,实验室培养的细胞处于细胞周期的多个阶段。这使得我们很难确定时间就在有丝分裂之后当细胞记起要变成什么类型的细胞时。Hetzer的团队同步了视网膜细胞和骨癌细胞使用一种化学抑制剂,将它们与细胞生命周期的同一阶段对齐。科学家们可以在有丝分裂后检测基因活跃时的短窗口。这项技术提供了细胞重新激活的完整图像整个基因组有丝分裂后,第一次。
研究小组发现,许多基因在细胞分裂后立即被激活。这些基因像一排倒下的多米诺骨牌一样串联起来,发送关键信号来激活其他基因。这个激活过程允许细胞从它的细胞健忘症中“醒来”,成为它注定的身份。
该论文的作者之一、赫尔姆斯利-索尔克研究员计划(Helmsley-Salk Fellows Program)成员杰西·迪克森(Jesse Dixon)说:“这项研究关注的是一个基本问题:细胞是如何记住它是谁以及它应该做什么?”“我们已经确定了这些记忆特征是何时何地建立起来的。接下来,我们可以开始操作特定的功能,以获得更好的机制理解细胞的身份。"
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