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蛋白质在应激条件下停止细胞周期中起着未知的作用

2024-10-13 16:41 来源:本站    

  

  

  德克萨斯大学西南研究人员已经确定了一种新的机制,通过这种机制,压力会导致细胞停止分裂。

  利用德克萨斯大学西南分校创造的技术,研究小组在酵母中发现了一种蛋白质,这种蛋白质在停止细胞周期中起着以前未被认识到的作用,细胞周期是一个细胞通过分裂成两个细胞来繁殖自己的过程。研究表明,在对压力事件的反应中积累后,Xbp1蛋白似乎抑制了细胞周期。

  这一发现发表在《细胞生物学杂志》上,似乎解开了细胞周期的一个长期谜团。如果科学家们能在哺乳动物身上发现一种具有类似功能的蛋白质,这项研究可能最终会带来新的方法,通过促进细胞分裂来加速伤口愈合,或者通过相反的方法来改善癌症治疗。

  “近七十年来,科学家们一直在研究这一基本过程,”奥兰多·阿格

  艾略·米兰达博士说,他是一名讲师,与UTSW的Lyda Hill生物信息学部门的助理教授Jungsik Noh博士共同领导了这项研究。“我们已经从本质上确定了一种蛋白质,它可以在压力条件下阻止细胞周期。”

  科学家们早就知道,细胞周期由几个确定的阶段组成,细胞从静止状态到大小增加,同时复制其遗传物质(或DNA),这一过程被称为DNA复制,浓缩DNA,最后分裂成两个“子”细胞。

  人们早就知道,饥饿等压力事件可以使细胞进入一种被称为静止的保护状态。arg

  艾罗-米兰达博士解释说,通常情况下,细胞周期会在DNA复制发生之前停止。然而,少数细胞似乎在这一过程的其他阶段处于静止状态。

  为了理解其中的原因,argello - miranda博士、Noh博士和他们的同事研究了受到营养压力挑战的酵母细胞。研究人员能够通过使用德克萨斯大学西南分校开发的一种称为微流体六色成像的技术来研究这种状态下的单个细胞。该技术将一种称为微流体的细胞培养技术与2018年UTSW首创的六色荧光显微镜方法相结合。在微流体六色成像中,研究人员将细胞通过一个充满液体的小室,用专门的显微镜和相机阵列进行监测。研究人员还使用机器学习来实时跟踪和检测单个细胞中多达六种生化反应。

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  他说,尽管大多数饥饿的细胞在DNA复制之前的预期阶段进入了静止状态,但大约7%的细胞在细胞周期的另一个阶段暂停了。

  随着时间的推移,研究人员使用新技术标记和跟踪单个细胞中的特定蛋白质,发现所有饥饿的细胞都显示出一组应激反应蛋白质的水平升高。然而,在细胞周期中意想不到的时刻处于静止状态的细胞都含有丰富的Xbp1,研究发现,在DNA复制后,Xbp1是停止细胞周期所必需的。

  进一步的实验表明,Xbp1的积累导致细胞周期暂停,即使另一种促进细胞增殖的蛋白质Cdk1的活性很高。仔细观察发现,Xbp1的水平并不是一成不变的——相反,在单个细胞经历每一次压力事件后,或者压力事件持续的时间越长,Xbp1的水平就会攀升得更高。

  “这种积累是如此可预测,我们可以通过细胞核中存在多少Xbp1来判断细胞暴露于多少压力事件,”arg

  艾罗-米兰达博士说。他补充说,这些发现表明Xbp1在调节细胞周期方面具有新发现的功能,允许酵母细胞“记住”暴露在压力下,并通过进入静止状态来保护自己。

  虽然在哺乳动物中没有与Xbp1的直接同源物,但其他蛋白质似乎在哺乳动物细胞中表现出类似的生化活性。他说,这些蛋白质将是未来研究的主题。

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