“吵”基因表达在发展中扮演关键角色,可能有助于提高干细胞疗法

加速化学反应,一个化学家可能将反应物本生灯。增加热量增加粒子的随机运动和碰撞程度,加速反应。

在细胞生物学“反应”,一个重要的转型干细胞体内其他细胞,这一过程称为分化。格莱斯顿研究院研究人员已经发现了一个分子机制就像一个本生灯“造势”,加速分化。

然而,而不是提高温度,这个过程放大水平的随机波动基因表达或者哪些基因是细胞内开启或关闭。提高这些波动,也称为“噪音,“似乎援助开关从一个细胞到另一个。

“研究人员已经研究了这些波动特征,或基因表达的“噪音”,几十年来,“Leor Weinberger说,博士,威廉和Ute Bowes特聘教授,在格莱斯顿中心主任单元电路。”,但目前还不清楚如果这噪音只是基因表达中不可避免的副产品,普遍认为,还是起到了一些功能的作用。”

现在,在《华尔街日报》报道科学,他和他的团队发现他们命名为不整合转录通过修复(DiThR,明显“优柔寡断”)。DiThR通路似乎提高基因表达的吵闹干细胞分化,提高他们的能力。

一个新的基本机制

DiThR通路的发现源于团队的早期工作在艾滋病毒。

“我们在艾滋病毒解决一个长期存在的问题,即如何改变艾滋病毒的能力,坚持长期潜伏状态的病人,“温伯格说,生物化学和生物物理学教授,加州大学旧金山分校和药物化学。“我们发现,分子改变病毒表达噪音也减少艾滋病毒持久。”

“这是相当惊人的,当这些相同的分子在干细胞,“他补充说。”,试图了解这些分子如何工作变成了寻找一个基本生物学机制。”

当一个基因,或表达,信息存储在基因用于构建细胞的物质需要的功能。但是绝大多数的基因不留任。

大多数基因toggle-or之间切换活跃的和不活跃的状态,打开每隔几个小时,每隔几分钟。这就产生了噪音的基因表达水平。艾滋病毒,一旦感染细胞,就很像一个人类基因和展品类似噪声的特性。

在研究艾滋病,温伯格的研究小组发现了分子的存在,可以提高噪音,或开关之间的表达机械活跃的和不活跃的状态,但是,奇怪的是,在不影响表达的平均水平。他们被称为noise-enhancer分子。这些分子像本产品对基因表达和提高了药物设计的效率后艾滋病毒从一个沉默的状态,这是战略的一部分来治疗病人。

但这些noise-enhancer分子如何提高噪声没有改变表达水平是完全未知的。

心血来潮,科学家检测了noise-enhancer分子应用时发生了什么胚胎干细胞没有艾滋病病毒。令人惊讶的是,这些分子在干细胞相同的效果就像他们在艾滋病毒,放大噪声而不改变表达水平。他们也加速了干细胞转变成其他细胞类型的能力。

团队的主要发现是noise-enhancer分子增加噪声的机理涉及到一个过程在DNA修复某些错误基因打开时可能出现的。这个DNA修复过程的一个关键组件是一种蛋白质被称为美联社核酸内切酶1 (Apex1)。

“我们发现Apex1直接改变DNA双螺旋结构的形状的方式阻碍然后加速基因表达,”该研究的第一作者说,拉维•德赛MD /博士学位。学生在加州大学旧金山分校医学科学家在温伯格的实验室培训计划。

团队表明Apex1关键因素在这个新的DiThR通路,从而增加噪声在整个数组基因基因组中。

使分化更有效率

接下来,因为一些noise-enhancer分子中天然提取的干细胞,团队要求新发现的机制如何影响干细胞的转换成其他类型的细胞。他们对待老鼠胚胎干细胞noise-enhancer分子和物质迅速分化成其他类型的细胞。

他们发现噪音的增加了DiThR允许干细胞分化更有效率,就像本生灯为化学反应。

更重要的是,该机制也在相反的方向。提高流程的效率,转回多能分化细胞干细胞,这有可能成为不同的细胞一发现了格莱斯顿Shinya Yamanaka科学家医学博士,2012年诺贝尔奖。

“我们的发现表明DiThR通路细胞更多的响应信号,引导他们的命运,“德赛说。“这意味着这种机制可能发挥基本的生物作用,胚胎的发展。”

展望未来,该研究小组计划进一步制定DiThR通路的各种组件。

“我们的目标是了解DiThR监管,如果相关的噪声控制通路存在,“温伯格说。“最终,利用这些途径方法可以显著提高细胞工程和干细胞疗法”。