Web-сайт MolBiol.ru
 

English   Deutsche Fassung  Український варіант
[Войти] [Регистрация]
Биология
всего сообщений: 1240   страницы (62): < 1 2 3 4 5 6 7 > » 

раздел новостей: Биология Воспаление, индуцированное УФ-облучением, стимулирует ангиотропизм клеток меланомы и образование метастаз
07.04.2014 13:24  slavak4609 / Redactor           к началу страницы  комментарии: 2207
картинка: uv.pngУФ-облучение сформировавшихся меланом не влияет на развитие опухолей, но стимулирует образование отдаленных метастаз. Ответ на вызванное УФ воспаление катализирует взаимодействие клеток меланомы с клетками эндотелия сосудов, которое приводит к поникновению раковых клеток в кровоток и диссеменации. Блокирование механизмов этого взаимодействия может стать эффективной стратегией для подавления метастазирования.

УФ-облучение является твердо установленным этиологическим фактором развития злокачественной меланомы. Найдены инициирующие опухоли мутации, возникающие в меланоцитах под действием УФ. Но как микроокружение опухолей реагирует на УФ, как это влияет на патогенез меланомы пока изучено недостаточно.

Авторы предположили, что УФ может воздействовать на микроокружение меланомы стимулируя выживание, экспансию и диссеменацию опухоли. Эксперименты проводились на мышах HGF-CDK4(R24C), у которых вследствие усиленной экспрессии фактора роста гепатоцитов HGF нарушена регуляция сигнального пути рецепторной тирозинкиназы и нарушен контроль клеточного цикла вследствие наличия онкогенной мутации CDK4(R24C). Меланомы индуцировали обработкой кожи канцерогеном диметил-бензантраценом. Участки кожи, где образовались опухоли, многократно облучали УФ-дозами, вызывавшими эритему.

Неожиданно оказалось, что повторное УФ-облучение не влияло на развитие меланом кожи, но увеличивало количество метастаз в легких. У 4 из 20 облученных мышей наблюдалась экспансия меланомных клеток в эндотелий кровеносных сосудов кожи. Ранее было известно, что подобное наблюдается у каждого пятого человека больного меланомой и связано с развитием метастаз, с негативным прогнозом.

Показано, что наблюдавшийся эффект связан с мобилизацией и активацией нейтрофилов, инициированных организатором и регулятором транскрипции HMGB1, который секретируется поврежденными кератиноцитами. Воспалительный ответ на УФ стимулировал ангиогенез и способствовал миграции клеток меланомы к клеткам эндотелия. Таким образом, воспалительный ответ на УФ-облучение катализирует взаимодействие клеток меланомы с клетками эндотелия сосудов, которое приводит к поникновению клеток меланомы в кровоток. Этот ангиотропизм представляет собой до сих пор малоизученный механизм метастазирования способствующий диссеменации раковых клеток через кровоток.

Полученные результаты показывают, что воздействие на фенотипическую пластичность клеток меланомы в ответ на воспаление, на механизмы их взаимодействия с клетками эндотелия может стать эффективной стратегией для подавления метастазирования.


Источник: Bald T, Quast T, Landsberg J, Rogava M, Glodde N, Lopez-Ramos D, Kohlmeyer J, Riesenberg S, van den Boorn-Konijnenberg D, Hömig-Hölzel C, Reuten R, Schadow B, Weighardt H, Wenzel D, Helfrich I, Schadendorf D, Bloch W, Bianchi ME, Lugassy C, Barnhill RL, Koch M, Fleischmann BK, Förster I, Kastenmüller W, Kolanus W, Hцlzel M, Gaffal E, Tьting T. Ultraviolet-radiation-induced inflammation promotes angiotropism and metastasis in melanoma. // Nature. 2014; V. 507: P. 109-113.

Подпись к рисунку: Метастазы меланомы в легких мышей не облучавшихся УФ (вверху) и периодически облучавшихся (внизу).

Всего благодарностей: 1Поблагодарили (1): Erin



раздел новостей: Биология Первая искусственная эукариотическая хромосома
09.04.2014 21:50  xenopus / Redactor           к началу страницы  комментарии: 158
Yeast_chromosome.jpg - кликните, чтобы открыть увеличенную картинкуНе так давно К. Вентер синтезировал искусственный бактериальный геном на основе генома микоплазмы. Сейчас полным ходом идут работы над созданием уже эукариотического генома.

В статье в Science сообщается о синтезе первой искусственной эукариотической хромосомы – 3 хромосомы S. cerevisiae. Jef Boeke (New York University Langone Medical Center) – один из главных руководителей этого амбициозного проекта (который назвали "Sc2.0"). Началась эта история в 2006г, когда Boeke в разговоре с Srinivasan Chandrasegaran (бывшим коллегой Boeke по Johns Hopkins University) в шутку предложил не просто модифицировать дрожжевой геном с помощью нуклеаз (как это делал Chandrasegaran), а сделать геном "с нуля". Однако коллеги восприняли эту шутку всерьез.

Они начали с короткого фрагмента – R-плеча 9й хромосомы (90 кб). Они вставили сайты рекомбинации LoxP почти у каждого гена, а также около теломер, центромеры и др. важных элементов. Активация соответствующей рекомбиназы (cre) приводит к делеции случайного фрагмента, что позволяет эффективно проводить нокауты. Авторы назвали такой подход SCRaMbLE (synthetic chromosome rearrangement and modification by loxP-mediated evolution). Кроме того, были введены специальные метки (PCR-tags) для последующего PCR-анализа. Были удалены мобильные элементы, значительная часть интронов и некодирующих последовательностей, а теломеры были заменены на более короткие синтетические. Гены тРНК являются "горячими точками" повреждения ДНК и часто служат причиной остановки репликации. Поэтому 275 генов тРНК были удалены и перенесены на искусственную "неохромосому". В дальнейшем планируется перенести их в одну из следующих искусственных хромосом.

Все стоп-кодоны TAG были заменены на TAA. Предполагается, что когда будут доделаны все синтетические хромосомы, число таких замен будет более 1000. Это позволит зарезервировать кодон TAG для искусственной аминокислоты. Все эти изменения были просчитаны с помощью специально разработанной компьютерной программы, чтобы они не интерферировали с остальной, пока еще природной, частью генома. Синтез 90 кб R-плеча 9й хромосомы занял 11 месяцев, еще несколько месяцев было потрачено на введение его в живые клетки. Это успешно было завершено в 2011г. Полученные дрожжи оказались жизнеспособны, система SCRaMbLE тоже работала отлично. Вдохновленные успехом, авторы взялись за синтез целой хромосомы. Для этого были привлечены студенты из Johns Hopkins University. За полтора года 49 студентов сумели синтезировать и собрать 272 871 нуклеотидов искусственной хромосомы (размер природной – 316 667 нуклеотидов). Дрожжи, получившие синтетическую хромосому вместо природной, также оказались вполне жизнеспособны – это было проверено на разных средах и в различных условиях.

Дальнейшая работа над проектом "Sc2.0" приобрела международный размах – на сегодняшний день в нем участвуют институты Америки, Англии, Китая, Австралии, Сингапура и Индии (см. рис). Заменить все хромосомы на искусственные предполагается в течение ближайших двух лет. В дальнейшем ученые будут изучать эволюцию синтетического генома, а также использовать искусственные дрожжи для различных биотехнологических задач и фундаментальных исследований. Например, Boeke планируют исследовать молекулярные механизмы синдрома Леша-Нихена путем введения соответствующих генов в геном Sc2.0.

Таким образом, в случае удачного завершения проекта, он может стать эпохальной вехой в развитии синтетической биологии.


Источники:
Обсуждаемая статья в Science: Annaluru et al. Total Synthesis of a Functional Designer Eukaryotic Chromosome. Science 4 April 2014:Vol. 344 no. 6179 pp. 55-58

News focus (Science): E. Pennisi. Building the Ultimate Yeast Genome. Science 28 March 2014: Vol. 343 no. 6178 pp. 1426-1429

См.также Nature News: E. Callaway. First synthetic yeast chromosome revealed.

Картинка из News focus (Science)

Всего благодарностей: 8Поблагодарили (8): Cyril, Replikant, Lanik, campus, Agouti, Luferchik, Apachi, Atropos


раздел новостей: Биология XBP1 взаимодействует с HIF1α и стимулирует прогрессию рака молочной железы
02.04.2014 16:34  Serpent / Redactor           к началу страницы  комментарии: 15
картинка: XBP12.jpgТройной негативный рак молочной железы (triple-negative breast cancer, TNBC) – наиболее агрессивная форма рака молочной железы, характеризующаяся отсутствием экспрессии в опухолевых клетках рецептора эстрогена, рецептора прогестерона и рецепторной тирозинкиназы HER2. Лечение данной формы представляет собой сложную задачу, так как мишенью для многих традиционных терапевтических агентов является один из упомянутых белков-рецепторов. Патогенез TNBC изучен довольно слабо; соответственно, для разработки новых эффективных терапевтических подходов необходима идентификация ключевых регуляторов этого процесса.

Один из таких ключевых регуляторов удалось обнаружить коллективу исследователей под руководством Laurie H. Glimcher из Weill Cornell Medical College. Опубликованная в Nature работа посвящена роли гена XBP1 в прогрессии TNBC. XBP1 кодирует транскрипционный фактор, участвующий в регуляции клеточного ответа на стресс. Механизм активации XBP1 связан с альтернативным сплайсингом соответствующей мРНК при участии эндонуклеазы IRE1α. Активация происходит в ответ на стресс, в результате начинает экспрессироваться функционально активная изоформа XBP1s. В нормальных условиях экспрессируется неактивная изоформа XBP1u.

Авторы обсуждаемой работы обнаружили высокий уровень активации XBP1 как в перевиваемых культурах клеток TNBC, так и в первичных культурах клеток пациентов. При этом XBP1 в условиях TNBC взаимодействует с транскрипционным фактором HIF1α и активирует HIF1α-зависимый метаболический путь, обеспечивающий адаптацию клеток к гипоксии и рост сосудов в ответ на снижение уровня кислорода. В результате повышается жизнеспособность опухоли, изначально испытывающей недостаток кислорода и питательных веществ вследствие недостаточной васкуляризации.

В экспериментах на клеточных культурах подавление активности гена XBP1 с помощью шпилечных РНК (shRNA) эффективно замедляло рост клеток. В случае использования модели ксенографтов TNBC у мышей супрессия XBP1 вызывала уменьшение размеров опухолей и снижала вероятность их рецидива и метастазирования. Данный эффект был значительно сильнее выражен в случае одновременного использования химиотерапевтичесих агентов – доксорубицина и паклитаксела. Таким образом, целенаправленное разрушение функциональной связи XBP1- HIF1α представляется очень перспективным с точки зрения терапии рассматриваемого рака, так как снижает жизнеспособность опухолей и делает их восприимчивыми к терапевтическим агентам.


Источник: Chen X, Iliopoulos D, Zhang Q, Tang Q, Greenblatt MB, Hatziapostolou M, Lim E, Tam WL, Ni M, Chen Y, Mai J, Shen H, Hu DZ, Adoro S, Hu B, Song M, Tan C, Landis MD, Ferrari M, Shin SJ, Brown M, Chang JC, Liu XS, Glimcher LH. XBP1 promotes triple-negative breast cancer by controlling the HIF1α pathway. Nature. 2014 Mar 23.

Подпись к рисунку: Схема взаимодействия XBP1 и HIF1α в условиях TNBC. Гипоксия индуцирует активацию XBP1, активированный XBP1 в свою очередь взаимодействует с HIF1α, что стимулирует экспрессию генов-мишеней HIF1, ответственных за прогрессию рака.
Рисунок из приложения к обсуждаемой статье.

Всего благодарностей: 5Поблагодарили (5): Vadim Sharov, Wytalii, Lanik, Julchik, Агроном


раздел новостей: Биология Альвеолярные стволовые клетки и их потомки в формировании и обновлении легких, при раке
07.04.2014 13:06  slavak4609 / Redactor           к началу страницы  комментарии: 214
картинка: Alveolar.gifПри развитии эмбриона клетки альвеол АТ1 и АТ2 формируются из общего бипотентного предшественника. Но после рождения происходит переключение: обновление как АТ1, так и АТ2 осуществляют зрелые АТ2. Эта стволовоподобная функция АТ2 активируется при повреждении АТ1. Вероятно, активность АТ2 регулируется локальными сигналами: самообновление - через путь EGFR-KRAS, который также может быть использован при злокачественном перерождении клетки, а перепрогаммирование в АТ1 – через другой пока неустановленный путь.

Поверхность альвеол легких выстлана клетками двух типов: плоскими АТ1, осуществляющими газообмен и кубовидными АТ2, продуцирующими легочный сурфактант. Ранее считали, что клетки АТ1 происходят от АТ2, но в последнее время эта точка зрения пересматривается. До сих пор данные об альвеолярных стволовых клетках, предшественниках АТ1 и АТ2 были фрагментарны и противоречивы.

Авторы проследили на мышах пути формирования и функционирования АТ1 и АТ2 от эмбрионального состояния до зрелого организма. Анализ морфологии развивающихся альвеол в эмбриогенезе и на ранних стадиях постнатального развития с помощью 15 специфических маркеров АТ1 и АТ2 показал, что они происходят от единого бипотентного предшественника.

Обновление эпителия альвеол происходит довольно медленно и связано с пролиферацией ктеток АТ2. Прослеживание пролиферации и превращения клеток показало, что обновление происходит в отдельных локусах АТ2. В этих локусах обнаруживаются единичные подобные стволовым самообновляющиеся бипотентные АТ2, способные дифференцироваться как в зрелые АТ2, так и в АТ1.

Повышенная концентрация кислорода токсична для АТ1, но не АТ2. Показано, что при этом АТ2 активируются, некоторые из них приобретают свойства бипотентных для восполнения убыли АТ1.

Аденокарцинома – наиболее часто встречающаяся форма рака легких, связана с активирующими мутациями генов Kras или Egfr. Включение искусственно индуцируемого мутантного гена Kras(G12D), замещавшего у мышей нормальный, приводило к быстрому развитию опухолей и смерти животных через 20-60 дней после индукции. Через несколько дней после индукции наблюдалось резкое усиление пролиферации АТ2, но свойства бипотентных клеток они не приобретали и через некоторое время трансформировались в злокачественные.

Анализ профилей транскрипции в бипотентных предшественниках и АТ2 показал, что в них активно экспрессируются рецепторы семейства EGFR и рецепторы многих других сигнальных путей. Очищенные АТ2 сохраняли способность как к пролиферации, так и к дифференцировке в АТ1-подрбные клетки. Обработка лигандами EGFR стмулировала пролиферацию, но не дифференцировку.

Таким образом показано, что в эмбриогенезе АТ1 и АТ2 формируются независимо из общего предшественника. Через несколько недель после рождения формирование альвеол заканчивается и происходит переключение: некоторые зрелые АТ2 приобретают свойства бипотентных клеток и становятся предшественниками как АТ2, так и АТ1. Дополнительное количество АТ2 переходит в бипотентное состояние при повреждении АТ1. Онкогенный потенциал АТ2 вероятно является следствием стволовоподобных свойств, что позволяет отнести их к самым потенциально опасным клеткам организма. Гибнущие АТ1 вероятно секретируют EGF, стимулирующий АТ2, а для перепрограммирования в АТ1 требуется другие сигналы. Представляется очень важным установить эти сигналы и механизмы их контроля. Это позволит разработать новые стратегии для раннего обнаружения и лечения опухолей.


Источник: Desai TJ, Brownfield DG, Krasnow MA. Alveolar progenitor and stem cells in lung development, renewal and cancer. // Nature. 2014; V. 507: P. 190-194.

Подпись к рисунку: Модель функционирования стволовых клеток и предшественников в альвеолах при их формировании, обновлении и при раке.
Бипотентный предшественник, экспрессирующий маркеры как АТ1 (зеленые), так и АТ2 (красные) дифференцируется в АТ1 или в АТ2. Зрелые АТ2 могут функционировать как столовые клетки для обновления альвеол или для репарации повреждений. Погибающие АТ1 дают сигнал (S1), передающийся по пути EGFR-KRAS, который активирует близлежащие АТ2 (самообновление), другой сигнал (S2) индуцирует перепрограммирование дочерних клеток в АТ1. Активирующие мутации Egfr или Kras в АТ2 вызывают их конститутивную дупликацию и формирование опухолей.

Всего благодарностей: 3Поблагодарили (3): inview, Vadim Sharov, NMR-guy


раздел новостей: Биология Виротерапия + иммунотерапия – перспективный комбинированный подход к лечению рака
29.03.2014 16:54  Serpent / Redactor           к началу страницы  комментарии: 14
картинка: NDV_CTLA.gifИдея использовать некоторые вирусы с выраженным тропизмом к опухолевым клеткам в качестве противораковых терапевтических агентов обсуждается в биомедицинской литературе с середины прошлого века. К сожалению, применение данного подхода на практике ограничивается многими факторами – развитием иммунного ответа против вируса, низкой эффективностью лизиса, тяжестью побочных эффектов и т.д. При этом привлекательность виротерапии состоит в том, что многие онколитические вирусы не только инфицируют опухолевые клетки и вызывают их разрушение, но и стимулируют противоопухолевый иммунный ответ. Это свойство обуславливает интерес к потенциальному использованию онколитических вирусов в составе комплексных терапевтических подходов.

В опубликованной в Science Translation Medicine работе исследователи из коллектива под руководством James P. Allison из MD Anderson Cancer Center предложили новый комбинированный подход, основанный на сочетании иммунотерапии и виротерапии.

В качестве виротерапевтического компонента использовался вирус болезни Ньюкасла (Newcastle disease virus, NDV) – безвредный для человека патоген птиц. Применение данного вируса в противораковой терапии ограничивается необходимостью прямого введения вируса в каждый опухолевый очаг, что делает его неэффективным в случае метастазирования опухоли. Достаточно слабая литическая активность вируса также ограничивает его терапевтический потенциал, однако при этом NDV является сильным индуктором интерферона I типа.

Использовавшийся в работе иммунотерапевтический подход основан на так называемой блокаде контрольных точек (checkpoint blockade) и подразумевает введение антител к рецепторному белку Т-клеток CTLA-4. Активация данного рецептора, также известного как CD152, ведет к ингибированию активности Т-клеток и служит негативным регулятором иммунного ответа. Соответственно, введение специфических блокирующих антител к CTLA-4 оказывает выраженный стимулирующий эффект на противоопухолевый иммунитет. Однако применение блокады CTLA-4 часто оказывается неэффективным в условиях ассоциированного с онкогенезом подавления иммунитета.

Авторы использовали мышиные модели для демонстрации эффективности предлагаемого комбинированного подхода. NDV вводился локально, путем инъекции непосредственно в одну из двух предварительно привитых мышам опухолей (меланома), в то время как для блокады CTLA-4 использовалось системное введение антител. В результате было установлено, что комбинированная терапия вызывает системный иммунный ответ, эффективный в том числе и против неинфицированных NDV опухолей. При этом опухоли, изначально резистентные к иммунотерапии на основе блокады CTLA-4, становятся восприимчивыми к ней в результате иммуномодулирующего действия NDV.

У мышей с изначально сниженным иммунитетом комбинированное введение NDV и антител к CTLA-4 ведет к отторжению опухолей и препятствует их вторичному появлению. Этот эффект наблюдается вне зависимости от чувствительности опухоли к NDV-опосредованному лизису и объясняется индукцией интерферона I и инфильтрацией опухоли активированными CD8+- и CD4+-лимфоцитами. Фактически, локальное введение NDV вызывает системную воспалительную реакцию в опухолевых очагах и делает их восприимчивыми для иммунотерапии. Таким образом, NDV подготавливает почву для последующей массированной атаки на опухоль средствами иммунной системы.


Источник: Zamarin D, Holmgaard RB, Subudhi SK, Park JS, Mansour M, Palese P, Merghoub T, Wolchok JD, Allison JP. Localized oncolytic virotherapy overcomes systemic tumor resistance to immune checkpoint blockade immunotherapy. Sci Transl Med. 2014. 6(226):226ra32.

Подпись к рисунку: Синергетическое действие NDV и блокады CTLA-4 обеспечивает отторжение опухолей и длительное выживание мышей. Рисунок из приложения к обсуждаемой статье.



Всего благодарностей: 3Поблагодарили (3): Erin, Danse, inview


раздел новостей: Биология Обнаружение прелейкемических стволовых клеток при острой лейкемии
02.04.2014 07:47  slavak4609 / Redactor           к началу страницы  комментарии: 812
картинка: AML.gifВ клетах крови больных острой миелоидной лейкемией (acute myeloid leukaemia – AML) найдены гематопоэтические стволовые клетки (haematopoietic stem cells – HSCs) несущие мутации гена DNMT3A (DNMT3Amut), но не содержащие обычно сопровождающие её NPM1с. Такие HSCs имеют популяционные преимущества перед нормальными HSCs, устойчивы к химиотерапии и являются предшественниками лейкемических клеток. Они могут быть перспективной мишенью для лечения и предотвращения AML.

Практически все раки имеют клональную природу и представляют собой потомство единственной клетки. Но пути ее эволюции от первой соматической мутации до развития рака исследованы еще мало. При AML природа таких клеток, первичные мутации в них и порядок возникновения последующих изучены слабо, т. к. обычно диагноз AML ставится по истечении прелейкемической фазы заболевания.

Авторы провели адресное “глубокое” секвенирование (~250 повторов) 103 генов, наиболее часто мутирующих при лейкемии из периферической крови и Т-клеток больных AML. У некоторых больных частые при AML мутации в гене одной из ДНК-метилтрансфераз (DNMT3Amut) в крови обнаруживались вместе с обычно сопровождающими их мутациями гена регулятора пути ARF/p53 NPM1 (NPM1с). В то же время в Т-клетках мутаций NPM1 не наблюдалось.

С помощью высокоразрешающего сортинга (по 12 параметрам) удалось выделить предшественники миелоидных клеток, несущих только DNMT3Amut. Мутации в NPM1 возникали позже в процессе генеза лейкемии. Таким образом получены важные доказательства существования в ходе развития AML прелейкимической стадии.

Для исследования влияния DNMT3Amut в ходе прогрессии лейкемии был проведен анализ зрелых клеток и предшественников у пациентов во время постановки диагноза, ремиссии и рецидива после химиотерапии. Во время постановки диагноза в лейкемических бластных клетках обнаруживались мутации в обоих генах – как DNMT3Amut, так и NPM1с. Но в период ремиссии в миелоидных клетках доминировала DNMT3Amut. Следовательно, это не уцелевшие бласты AML, а потомки предшественников, несущих DNMT3Amut. При рецидиве обе мутации обнаруживались практически во всех типах бластных клеток за исключением HSCs. В последних часть клеток имели только DNMT3Amut. На поздних стадиях ремиссии и при рецидивах опять появлялись клетки с обеими мутациями. Полученные данные показывают, что клетками-предшественниками AML являются HSCs, несущие только DNMT3Amut. Они могут переживать химиотерапию и служить резервуаром для клональной эволюции, приводящей к рецидиву заболевания.

Эксперименты по ксенографтной трансплантации на мышах показали, что пре-лейкемические мутантные HSCs имеют популяционные преимущества перед HSCs дикого типа и осуществляют клональную экспансию.

Данные работы позволяют предсказать, что мутация в гене DNMT3A может возникнуть в HSCs человека за несколько месяцев и даже лет до клинических проявлений AML. При развитии AML в их потомках возникает сопровождающая мутация в гене NPM1 (NPM1с), другие мутации.

Полученные результаты могут иметь большое значение для клинической практики. Индикация при ремиссии мутантных HSCs, устойчивых к химиотерапии, может использоваться для предсказания возможности рецидива AML. Разработка новых лекарственных средств, селективно подавляющих пре-лейкемические HSCs, позволит предотвратить рецидивы. Анализ баз данных показал, что мутации гена DNMT3A иногда обнаруживаются в клетках крови здоровых людей. Требуются дополнительные исследования с целью установить степень риска развития AML в таких случаях и принять соответствующие меры еще до клинических проявлений заболевания.


Источник: Shlush LI, Zandi S, Mitchell A, Chen WC, Brandwein JM, Gupta V, Kennedy JA, Schimmer AD, Schuh AC, Yee KW, McLeod JL, Doedens M, Medeiros JJ, Marke R, Kim HJ, Lee K, McPherson JD, Hudson TJ; HALT Pan-Leukemia Gene Panel Consortium, Brown AM, Trinh QM Stein LD, Minden MD, Wang JC, Dick JE. Identification of pre-leukaemic haematopoietic stem cells in acute leukaemia. // Nature. 2014; V. 506: P. 328-333.


Подпись к рисунку: Частота встречаемости (%) мутаций DNMT3Amut и NPM1с в бластах (AML) и Т-клетках больных при рецидиве AML. Бар 0-100 приведен для оценки частоты.


раздел новостей: Биология Селективный нокдаун внутриклеточных белков с использованием аутофагии/лизосомальной деградации
25.03.2014 17:47  Serpent / Redactor           к началу страницы  комментарии: 13
картинка: Lyso.gifВ опубликованной ранее заметке рассматривалось использование убиквитин-протеасомной системы деградации для селективной элиминации внутриклеточных белков. Продолжая тему методов белкового нокаута/нокдауна, стоит обратить внимание на недавнюю публикацию в Nature Neuroscience. В этой статье исследователи из Университета Британской Колумбии в Канаде под руководством Yu Tian Wang предложили альтернативный метод элиминации заданных белков с использованием другого клеточного механизма деградации белков – шаперон-зависимой аутофагии и лизосомальной деградации. В норме эта система отвечает за транспорт частично денатурированных белков из цитоплазмы через мембрану лизосомы в ее полость, где происходит протеолиз. Важную роль в этом процессе играют шапероны семейства HSC70 и белок LAMP-2, который служит мембранным рецептором комплекса шаперона и белка, подлежащего транспорту в лизосому.

Предлагаемый метод основан на использовании синтетических пептидов, включающих 3 функциональных домена. Первый домен (cell membrane-penetrating domain, CMPD) обеспечивает проникновение пептида через мембраны (как плазматическую мембрану клетки, так и гематоэнцефалический барьер). В качестве такого домена может использоваться, например, соответствующий фрагмент вирусного белка TAT. Второй домен (protein-binding domain, PBD) обеспечивает специфическое связывание с заданным белком. Соответствующий PBD теоретически можно подобрать для любого внутриклеточного белка с помощью фагового дисплея и подобных методов. Третий (CMA-targeting motif, CTM) представляет собой мотив из 5 аминокислот KFERQ, характерный для всех нативных субстратов шаперон-зависимой аутофагии, и отвечает за связывание всего комплекса с белком HSC70 и затем непосредственно с лизосомой для последующей деградации.

Используя созданные пептиды в экспериментах с клеточными культурами крысиных нейронов и живыми крысами, авторы продемонстрировали эффективный нокдаун in vitro и in vivo для ряда нейрональных белков: протеинкиназы DAPK1, белка постсинаптической плотности PSD-95 и альфа-синуклеина. Особого внимания заслуживает пример DAPK1. В нормальных условиях эта протеинкиназа в клетках мозга неактивна, активация происходит в ответ на ишемию мозга (например, в случае инсульта) и ведет к апоптозу. Авторы использовали крысиную модель инсульта и вводили специфичные к DAPK1 пептиды животным внутривенно. В результате уровень активированной DAPK1 в пораженных участках мозга снижался, уменьшая тем самым и повреждения тканей мозга. При этом уровень неактивной DAPK1 в интактных участках мозга оставался неизменным.

Предложенный метод нокдауна/нокаута белков отличает от альтернативных методов ряд преимуществ. В отличие от подходов, основанных на использовании убиквитин-протеасомной системы, рассматриваемый метод практически не требует генетических манипуляций, соответственно, его гораздо проще адаптировать для нужд молекулярной медицины. Продемонстрированная в статье возможность внутривенного введения пептидов уже представляет собой важный шаг в этом направлении. Кроме того, метод может использоваться для элиминации только активированной формы белка (как показано на примере DAPK1) или отдельных изоформ/мутантных форм белка-мишени.


Источник: Fan X, Jin WY, Lu J, Wang J, Wang YT. Rapid and reversible knockdown of endogenous proteins by peptide-directed lysosomal degradation. Nat Neurosci. 2014. 17(3):471-80.

Подпись к рисунку: Схема предлагаемого подхода из обсуждаемой статьи. Синтетический пептид проникает в клетку с помощью домена CMPD, связывается с белком-мишенью с помощью домена PBD и направляет пептид-белковый комплекс в лизосому с помощью домена CTM.


Всего благодарностей: 7Поблагодарили (7): Cyclon, shum, petr, Replikant, Erin, Vadim Sharov, Lanik


раздел новостей: Биология От паразитизма к мутуализму;  Не все кукушки одинаково вредны...
22.03.2014 14:51  a-marko / Redactor           к началу страницы  комментарии: 22
user posted imageБольшинство видов кукушек - гнездовые паразиты. Они откладывают свои яйца в гнезда других видов, а вылупившиеся птенцы конкурируют со своими "сводными братьями" за пищу или даже убивают их.

У многих птиц, страдающих от гнездового паразитизма, в ходе эволюции сформировались особые механизмы защиты. Они активно отгоняют кукушек от гнезд, бросают кладку с "подкидышем" или удаляют чужое яйцо из гнезда. Как ни странно, у некоторых видов такое поведение отсутствует: они терпимо относятся к "приемным детям" в своем выводке.

Один из подобных примеров - черная ворона (Corvus corone corone). В Южной Европе она подвергается паразитизму со стороны хохлатой кукушки (Clamator glandarius). Кукушата этого вида не выбрасывают других птенцов из гнезда, однако они активно конкурируют с ними за пищу. Кроме того, самка кукушки перед откладкой собственного яйца уничтожает одно из яиц хозяина.

Однако 12-летнее исследование испанских ученых показало, что такие затраты могут быть оправданны для ворон. Дело в том, что птенец кукушки выделяет защитный секрет, включающий фенолы, индолы, кислоты и сернистые соединения. Отвратительно пахнущая смесь отпугивает пернатых и четвероногих разорителей, тем самым снижая вероятность гибели всего выводка. В условиях интенсивного пресса хищников этот фактор компенсирует потери и увеличивает общее число птенцов, выращенных парой ворон за сезон. Но в годы, когда численность врагов низка, паразитизм снижает приспособленность хозяев.

Источник: Canestrari et al. From Parasitism to Mutualism: Unexpected Interactions Between a Cuckoo and Its Host. Science 21 March 2014: Vol. 343 no. 6177 pp. 1350-1352 DOI: 10.1126/science.1249008

Иллюстрация: Phys.org



Всего благодарностей: 7Поблагодарили (7): Mike Shelk, NCP-bio, Lanik, shum, Vadim Sharov, Nasta, le lapin


раздел новостей: Биология Онкогены PRKCI и SOX2 коамплифицируются и кооперируются для развития плоскоклеточной карциномы легких
18.03.2014 17:22  slavak4609 / Redactor           к началу страницы  комментарии: 152
картинка: LSCC.gifВ большинстве случаев плоскоклеточной карциномы легких в клетках происходит амплификация участка хромосомы 3q26, где расположены гены онкогенов PRKCI и SOX2. В результате происходит активация их экспрессии. Продукты этих генов взаимодействуют и активируют сигнальный путь Hh, который поддерживает стволовоподобные свойства клеток опухоли.

Рак легких - наиболее частая причина смерти от онкологических заболеваний. Плоскоклеточная карцинома (lung squamous cell carcinoma - LSCC) встречается примерно в 30% случаев рака легких. LSCC свойственны устойчивость к противораковой терапии, высокая вероятность рецидивов, негативный прогноз. В абсолютном большинстве опухолей LSCC наблюдается локальная амплификация участка хромосомы 3q26, где расположены ген протеинкиназы-онкогена PRKCI и ген SOX2, кодирующий регулятор транскрипции, связанный со стволовоподобными свойствами клеток.

В специальных условиях культивирования из пяти линий клеток LSCC человека с амплифицированным 3q26 авторы селектировали онкосферы – не нуждающиеся для роста в прикреплении стволовоподобные высокоонкогенные клетки. Онкосферы экспрессировали мРНК ряда «стволовых» маркеров, в том числе SOX2, обладали резко повышенной по сравнению с исходными клетками туморогенностью в экспериментах на мышах. При переходе к стандартным условиям культивирования онкосферы редифференцировались в клетки, неотличимые по морфологии от исходных культур.

В экспериментах по РНК-интереренции было показано, что для роста онкосфер необходим продукт гена PRKCI протеинкиназа PKCi. Специфический ингибитор PKCi ауранофин также подавлял рост онкосфер. Протеинкиназа PKCi активирует сигнальный путь Hh (Hedgehog), который не используется, например, при онкогенезе аденокарциномы легких. Ингибиторы других компонентов пути Hh заметно сильнее подавляли рост онкосфер, чем исходных культур.

Дальнейшие эксперименты показали, что наблюдается строгая позитивная корреляция между экспрессией PKCi и SOX2 и экспрессией HHAT и GLI1 – ключевыми компонентами пути Hh. Регулятор транскрипции SOX2 фосфорилируется и активируется PKCi и активирует транскрипцию гена ацилтрансферазы HHAT. HHAT ацилирует, переводит в активное состояние лиганд SHH, который связывается с PTCH1, лишая его способности блокировать действие SMO и запускает сигнальный путь Hh.

Таким образом, авторам удалось показать генетические, биохимические и функциональные взаимодействия PRKCI и SOX2, которые координированно обеспечивают рост стволовоподобных клеток LSCC. Полученные результаты могут иметь широкое применение для разработки стратегии лечения LSCC и создания терапевтических средств, направленных против компонентов сигнального пути Hh, обеспечивающего функции стволовоподобных клеток.


Источник:
Justilien V, Walsh MP, Ali SA, Thompson EA, Murray NR, FieldsAP. The PRKCI and SOX2 Oncogenes Are Coamplified and Cooperate to Activate Hedgehog Signaling in Lung Squamous Cell Carcinoma. // Cancer Cell. 2014; V. 25: P. 139-151.


раздел новостей: Биология Селективный нокаут внутриклеточных белков с использованием убиквитин-протеасомной системы
23.03.2014 19:28  Serpent / afanasev-max           к началу страницы  комментарии: 10
картинка: uAbA.pngМетоды, позволяющие осуществлять удаление определенного внутриклеточного белка, т.е. белковый нокаут, крайне востребованы как в фундаментальной биологии, так и, в перспективе, в молекулярной медицине. В биомедицинской литературе уже достаточно давно обсуждается возможность использовать для белкового нокаута убиквитин-протеасомную систему (УПС), представляющую собой основной механизм селективной деградации белков в эукариотической клетке.

В рамках данной системы энзиматический каскад, включающий ферменты Е1, E2 и убиквитинлигазу Е3, катализирует присоединение к белкам, подлежащим деградации, полиубиквитиновой цепи определенной структуры. Эта цепь затем узнается протеасомой, которая непосредственно осуществляет деградацию белка-мишени. Воздействуя на данный процесс, теоретически возможно направить на путь деградации отдельные выбранные белки. Так, некоторые вирусы используют различные механизмы для изменения активности УПС в поражаемых клетках в своих целях. Попытки использовать УПС для селективного нокаута белков предпринимались и различными исследовательскими группами, однако до настоящего времени было опубликовано лишь несколько примеров такого подхода, в силу разных причин применимых лишь к небольшому числу белков.

В опубликованной в Journal of Biological Chemistry статье группа исследователей из университета Корнелла под руководством Matthew DeLisa представила оригинальный метод, который претендует на универсальность и может использоваться для элиминации практически любых внутриклеточных белков. Метод основан на «перепрограммировании» УПС с использованием химерных ферментов, осуществляющих убиквитилирование выбранных белков и их направление на путь протеасомной деградации.

Модульно-иерархический принцип организации каскада убиквитилирования позволил достигнуть цели с помощью модификации лишь 1 компонента системы – убиквитинлигазы E3. Основой послужила убиквитинлигаза CHIP. Этот фермент довольно хорошо охарактеризован и отвечает за убиквитилирование большого числа внутриклеточных белков, распознавание которых происходит с участием домена TPR. В описываемом эксперименте этот домен был удален и заменен искусственными конструкциями, которые авторы называют «дизайнерскими связывающими белками» (designer binding proteins, DBP). В качестве таких распознающих белок-субстрат модулей использовались одноцепочечные Fv-фрагменты антител, или Fv-интратела (intrabodies) и так называемые монотела (monobodies), основанные на использовании фибронектиновых доменов III типа. В отличие от обычных антител, интратела и монотела сохраняют активность в денатурирующих условиях и поэтому способны связывать свои «антигены» с высокой специфичностью и аффиностью внутри клетки.

По аналогии с антителами, авторы называют созданные ими химерные белковые конструкции «убиквителами» (ubiquibodies). Для проверки работоспособности метода использовались химеры, включающие интратела к бета-галактозидазе и монотела к мальтоза-связывающему белку MBP. В экспериментах in vivo с использованием котрансфекции белков-мишеней и специфичных к ним убиквител в 3 клеточных линиях авторам удалось продемонстрировать эффективный нокаут выбранных белков. При этом уровень эндогенных субстратов убиквитинлигазы CHIP дикого типа оставался неизменным. Масс-спектрометрические исследования подтвердили, что убиквитела катализировали присоединение к белкам-мишеням именно того типа полиубиквитиновых цепей, который помечает внутриклеточные белки для протеасомной деградации. При этом степень элиминации белка-мишени напрямую зависела от концентрации плазмид, кодирующих убиквитела.

Использование предлагаемого метода поможет существенно упростить исследования эффектов полной или частичной элиминации того или иного белка в клетке. Кроме того, данная технология имеет большой потенциал для разработки новых терапевтических подходов, основанных на селективной элиминации аберрантных белков, например, в случае некоторых видов рака и нейродегенеративных заболеваний.


Источник: Portnoff AD, Stephens EA, Varner JD, Delisa MP. Ubiquibodies, synthetic e3 ubiquitin ligases endowed with unnatural substrate specificity for targeted protein silencing. J Biol Chem. 2014. 289(11):7844-55.

Подпись к рисунку: Схема работы УПС в естественных (слева) и в модифицированных (справа) условиях. В первом случае ферменты Е1, Е2 и Е3 катализируют присоединение убиквитина к нативным субстратам (S), которые затем подвергаются деградации в протеасоме. Во втором случае химерный фермент Е3-DBP убиквитилирует заданный белок-мишень (T).
Рисунок из обсуждаемой статьи.

Всего благодарностей: 10Поблагодарили (10): xenopus, epsylonit, Vadim Sharov, Replikant, DaDa-Bu, LMP, Miss Marple, inview, Lanik, Cyclon


раздел новостей: Биология N-концевой метионин – сигнал для деградации клеточных белков
10.03.2014 16:32  slavak4609 / Redactor           к началу страницы  комментарии: 26
картинка: N_met.pngПоказано, что набор N-концевых сигналов, узнаваемых системами деградации белков, шире, чем считалось ранее. В дополнение к известным сигналам Arg/N- и Ac/N- сильным сигналом деградации оказалась последовательность N-метионин с последующим остатком гидрофобной аминокислоты (Ф). Эффект MetΦ/N-конца как сигнала деградации продемонстрирован как на синтетических олигопептидах, так и на природных белках in vivo.

Правило N-конца для убиквитинилирования и последующей деградации белков было сформулировано группой А. Варшавского в 1986 г. В соответствии с этим правилом компоненты, осуществляющие деградацию (рекогнины), узнают N-концевые сигналы дегадации (дегроны), и осуществляют полиубиквитинилирование белка, что приводит к его расщеплению протеосомами. Некоторые N-концевые аминокислотные остатки (Arg, Lys, His и др.) прямо узнаются рекогнинами, другие (Asn, Gln, Asp и др.) подвергаются дезамидированию, затем аргинилированию и такая форма узнается рекогнинами. Еще один тип модификации для придания свойства узнавания рекогнинами представляет собой ацетилирование N-конца.

В рассматриваемой работе авторы показали, что спектр дегронов шире, чем считалось ранее. Эксперименты проводились на убиквитин-лигазе S. cerevisiae Ubr1, связывающейся с иммобилизованными на фильтре олигопептидами. Оказалось, что рекогнин Ubr1 эффективно связывается с пептидами, в которых за N-концевым метионином следует сильно гидрофобный остаток Leu, Phe, Tyr, Trp или Ile (MetΦ/N пептиды). Аналогичные результаты получены и для мышиных Ubr1 и Ubr2. Определен сайт Ubr1, узнающий дегроны. Неправильно уложенные белки, несущие MetΦ/N дегроны, подвергаются интенсивному расщеплению.

В экспериментах на S. сerevisiaе, дефектных по различным рекогнинам, было показано, что природные белки Msn4, Sry1, Arl3 и Pre5 в клетке могут подвергаться деградации через узнавание их N-концевого метионина.


Подпись к рисунку: Специфическое связывание убиквитин-лигазы S. cerevisiae Ubr1 с пептидами MZGSGAWLLP (Z = Ala, Cys, Asp, Glu, Phe, Gly, His, Ile, Lys, Leu, Met, Asn, Pro, Gln, Arg, Ser, Thr, Val, Trp, Tyr).

Источник: Kim HK, Kim RR, Oh JH, Cho H, Varshavsky A, Hwang CS. The N-terminal methionine of cellular proteins as a degradation signal. // Cell. 2014; V. 156: P. 158-169.

Всего благодарностей: 8Поблагодарили (8): NMR-guy, Lanik, inview, NCP-bio, Vadim Sharov, Yuly, Kase, Dashas


раздел новостей: Биология Создание новых нейронов спинного мозга
13.03.2014 22:37  Ponyatovskaya / Redactor           к началу страницы  комментарии: 19
картинка: Reprogrammedneuron310.jpgС помощью одного гена ученые репрограмировали поддерживающие клетки в спинном мозге живых мышей в новые нейроны.

Спинной мозг не может генерировать новые нейроны во взрослом состоянии, поэтому, если случится его повреждение, уменьшение количества нейронов неизбежно. Но Zhida Su и его коллеги из University of Texas Southwestern Medical Center установили потенциальный путь решения этой проблемы.
Ученые разработали двухшаговый метод для трансформации астроцитов звездчатой формы – поддерживающих клеток нервной системы - в нейроны у живых грызунов. Хотя, не было показано, что эти нейроны функционально полноценны, «это большой потенциал для терапии» - сказал руководитель исследования.

Статья, опубликованная в Nature Communications - последнее исследование в серии попыток получить новые нейроны из других типов клеток. В 2008 году Marius Wernig из Stanford University School of Medicine трансформировал крысиные клетки кожи в стволовое состояние, затем в нейроны и трансплантировал их грызунам с болезнью паркинсона. В 2010 году другой научной группе удалось перевести клетки кожи напрямую в нейроны с использованием трех или четырех белков, через год они сделали это для клеток человека. В 2012 году Benedikt Berninger из Ludwig -Maximillians University Munich показал, что перициты – тип клеток мозга – могут также быть переведены в нейроны. И только в прошлом году Оlof Torper из Lund University создал нейроны из астроцитов в мозге живых мышей, породив надежды, что эта трансформация может быть выполнена без инвазивной трансплантации.

В данном исследовании научная группа хотела установить, возможно ли сделать это для спинного мозга, в котором клетки немного отличаются от таковых в головном мозге. Астроциты являются хорошей мишенью, так как они способны продуцировать рубец после повреждения спинного мозга. Рубец защищает выжившие нейроны, но также выделяет молекулы, которые ограничивают рост этих клеток. Группа использовала вирусы для доставки генов репрограмирования в астроциты и установила, что только одного SOX2 было достаточно, чтобы перевести их в нейрональные прекурсоры (нейробласты). Метод работал как в клеточных культурах, так и в живых мышах, подвергнутых повреждению спинного мозга. Некоторые из полученных нейробластов превращались в нейроны. Группе удалось удвоить их продукцию с использованием вальпроевой кислоты и показать, что новообразованные клетки образуют связи с существующими моторными нейронами. Двухшаговый процесс занимает по крайней мере 4 недели, что медленнее, чем подходы, переводящие астроциты прямо в нейроны. Однако прямые преобразования создают только один нейрон из каждого астроцита. Нейробласты потенциально могут повторно делиться для получения нейронов.

Представленная техника пока еще малоэффективна. Только 3 или 4 процента астроцитов в месте инъекции превращается в нейробласты. Этого недостаточно, чтобы улучшить состояние здоровья и недостаточно для полноценного исследования функционального состояния клеток с помощью электродов.

«Это только доказательство принципа» – сказал Zhang. – «Мы получаем некоторые клетки. Но мы не можем получить их в нужном количестве. Мы в полную силу работаем над повышением эффективности. Затем мы сможем зарегистрировать их электрические свойства.» Тем временем Wernig выразил сомнения в эффективности метода. Он отметил, что Sox2 типично экспрессируется в нейрональных прекурсорах и обычно предшествует их преобразованию в нейроны. «Нет ощущения, что данный фактор может индуцировать нейроны». Zhang ответил, что SOX2 выявлен в спинальных астроцитах, но в более низком уровне. Он предположил, что увеличение этого уровня выше некоторого порога является триггером для репрограмирования клеток.


Подпись к рисунку: нейроны, репрограмированные из астроцитов спинного мозга

Источник: http://www.the-scientist.com/?articles.vie...Spinal-Neurons/

Всего благодарностей: 5Поблагодарили (5): Matveichev A. V., NCP-bio, Vadim Sharov, Shanty, asenic


раздел новостей: Биология РНК-полимераза I – мишень для противораковой терапии
10.03.2014 16:25  slavak4609 / Redactor           к началу страницы  комментарии: 17
Низкомолекулярное соединение BMH-21 обладает сильной противораковой активностью. Расшифрован механизм его действия. Кроме ожидавшегося эффекта как интеркалятора ДНК, подавляющего транскрипцию, оказалось, что BMH-21 индуцирует убиквитинилирование и последующую деградацию протеосомами RPA194 – компонента большой каталитической субъединицы РНК-полимеразы I. РНК-полимераза I представлется перспективной новой мишенью для противораковой терапии.

картинка: BMH21.gifРаковые клетки обычно характеризуются активацией механизмов синтеа белков. В частности, вследствие активации онкогенов и инактивации супрессоров в них наблюдается повышенная активность РНК-полимеразы I, осуществляющей синтез рибосомной РНК. Но до настоящего времени практически не было попыток использовать РНК-полимеразу I как мишень для противораковой терапии.

Авторы изучали механизм действия низкомолекулярного соединения BMH-21. Для BMH-21 ранее было показано, что, в отличие от нормальных клеток, оно сильно подавляло рост клеток панели NCI60, происходящих из злокачественных опухолей человека различных типов. Соединение также активно подавляло рост ксенотрансплантантных опухолей на модели мышей в концентрациях безвредных для организма животных. BMH-21 имеет свойства интеркалятора ДНК, но, в отличие от многих других интеркаляторов, не повреждает ДНК. Как и другие интеркаляторы, BMH-21 предпочтительно внедряется в G/C-богатые участки ДНК, каковыми в частности являются гены рибосомной РНК и, подобно актиномицину D, сильно подавляет трансрипционную активность РНК-полимеразы I in vitro. В культуре клеток BMH-21 тоже подавляет транскрипцию РНК-полимеразой I, а также формирование ядрышек. Неожиданной находкой оказался тот факт, что BMH-21 уменьшает количество RPA194 – компонента большой каталитической субъединицы полимеразы – и вызывает диссоциацию полимеразы из комплекса с рДНК. BMH-21 не изменяло уровень экспрессии RPA194, но активировало его убиквитинилирование и последующую деградацию протеосомами.

BMH-21 в разной мере вызывало подавление роста различных линий раковых клеток. Эти различия коррелировались с уровнем деградации RPA194 и уровнем подавления синтеза рРНК. Искусственное подавление экспрессии RPA194 с помощью специфической siРНК также вызывало подавление синтеза рРНК и снижало выживаемость раковых клеток.

Таким образом, показана высокая противоопухолевая активность BMH-21на фоне низкого токсического эффекта для нормальных клеток и организма. Расшифрован механизм его активности, найдена перспективная мишень для противораковой терапии – компонент комплекса РНК-полимеразы I RPA194. Активность РНК-полимеразы I контролируется через механизм убиквитин-протеосомной деградации RPA194.


Подпись к рисунку: Структурная формула BMH-21.

Источник: Peltonen K, Colis L, Liu H, Trivedi R, Moubarek MS, Moore HM, Bai B, Rudek MA, Bieberich CJ, Laiho M. A Targeting Modality for Destruction of RNA Polymerase I that Possesses Anticancer Activity. // Cancer Cell. 2014; V. 25: P. 77-90.


раздел новостей: Биология Что обеспечивает выживание опухолевых клеток в мозге
13.03.2014 17:37  Serpent / Redactor           к началу страницы  комментарии: 9
картинка: Serpins.pngМетастазирование опухолей в различные органы представляет собой основную причину смерти от рака. При этом, с биологической точки зрения, образование метастазов – крайне неэффективный процесс. Подавляющее большинство раковых клеток, покидающих первичную опухоль, погибают при достижении других органов. Особенно показателен пример метастазов в мозг – орган, наиболее защищенный против колонизации раковыми клетками благодаря наличию гематоэнцефалического барьера. В экспериментах на мышах с метастазированием в мозг рака груди ранее было показано, что из 1000 попавших в мозг выживает лишь 1 клетка. И все же эти немногочисленные выжившие клетки часто развиваются во вторичную опухоль. При этом как защитные механизмы элиминации раковых клеток в мозге, так и механизмы преодоления клетками этой защиты до недавнего времени оставались слабоизученными.

Опубликованная в Cell работа коллектива под руководством Joan Massagué из Memorial Sloan Kettering Cancer Center вносит существенный вклад в понимание этих механизмов.

Используя мышиные модели рака груди и легких с метастазами в мозг, авторы установили, что большинство попадающих в мозг раковых клеток уничтожаются с помощью клеток нейроглии – астроцитов. Астроциты вырабатывают специфический трансмембранный белок – Fas-лиганд (FasL), принадлежащий к семейству факторов некроза опухолей. При взаимодействии с рецептором (FasR, или CD95) опухолевой клетки FasL запускает в ней реакцию апоптоза.

Чтобы понять, как отдельные раковые клетки преодолевают этот защитный механизм, исследователи сосредоточили внимание на генах, экспрессия которых ассоциирована с метастатическими фенотипами рака груди и легких (именно эти 2 вида рака чаще всего дают метастазы в мозг). Один из этих генов – SerpinI1 – кодирует белок нейросерпин, являющийся ингибитором активатора плазминогена. Как известно, активатор плазминогена расщепляет плазминоген с образованием плазмина, который в свою очередь отвечает в том числе за конверсию FasL в растворимую форму (sFasL). sFasL является основным эффектором элиминации опухолевых клеток. Соответственно, нейросерпин – ключевой антагонист этого процесса, обеспечивающий защиту опухолевых клеток от Fas-опосредованного апоптоза и их выживание.

Однако этой ролью участие нейросерпина в метастазировании, как выяснилось, не ограничивается. Критической особенностью раковых клеток для их выживания в мозге является способность закрепляться на капиллярах (т.н. vascular co-option). По образному выражению руководителя исследования, раковые клетки плотно обхватывают капилляр, «подобно панде, обнимающей ствол дерева». Авторы установили, что эта способность связана с экспрессией белка L1CAM, ответственным за клеточную адгезию к стенкам сосудов. Примечательно, что этот белок также подвергается расщеплению плазмином, что ведет к потере адгезии. Соответственно, нейросерпин, будучи ингибитором плазминовой системы, обеспечивает выживание опухолевых клеток и в данном случае.

Полученные в представленной работе данные имеют большую ценность как для понимания природы метастазирования опухолей, так и для разработки соответствующих терапевтических средств, направленных на предотвращение этого явления.


Подпись к рисунку: Клетка рака груди на капилляре мозга. Источник изображения: Memorial Sloan Kettering Cancer Center.

Источник: Valiente M, Obenauf AC, Jin X, Chen Q, Zhang XH, Lee DJ, Chaft JE, Kris MG, Huse JT, Brogi E, Massagué J. Serpins promote cancer cell survival and vascular co-option in brain metastasis. Cell. 2014. 156(5):1002-16.

Всего благодарностей: 3Поблагодарили (3): Replikant, DaDa-Bu, Vadim Sharov


раздел новостей: Биология Сортировка человеческих эмбрионов при имплантации;  не все зародыши одинаково полезны
02.03.2014 22:06  xenopus / Redactor           к началу страницы  комментарии: 50
Selection_of_Human_Embryos.jpg - кликните, чтобы открыть увеличенную картинкуРазмножение человека связано со спонтанным прерыванием беременности на предымплантационных стадиях, происходящим в ~ 50% случаев. Полногеномный анализ индивидуальных бластомеров ранних человеческих эмбрионов показывает, что свыше 70% зародышей содержат клетки с хромосомными аномалиями. Это примерно на порядок выше, чем у других млекопитающих. Аномальные эмбрионы оказываются неспособны к имплантации после вторжения в эндометрий матки. Очевидно, эмбриональные клетки обмениваются некими сигналами с клетками эндометрия, однако молекулярные механизмы распознавания и отторжения "бракованных" зародышей остаются малоизученными.

В статье в Scientific Reports британские ученые прояснили некоторые механизмы взаимодействия эмбрионов с эндометрием. Для этого клетки эндометрия обрабатывали культуральной средой после культивирования нормальных и аномальных зародышей. Сравнение транскриптомов эндометрия после такой обработки показало, что в результате контакта с "нормальной" культуральной средой изменяется экспрессия небольшого числа генов, запускающих процесс нормальной имплантации в эндометрии. Среда же от аномальных зародышей изменяет уровень экспрессии около полусотни генов; более половины из них приходится на клеточный транспорт (20%), трансляцию (17%) и клеточный цикл (13%). Аномальные зародыши индуцируют в клетках эндометрия так называемый стресс эндоплазматического ретикулюма (ER stress), что приводит к ингибированию трансляции, индукции шаперонов, аресту клеточного цикла и аутофагии. Кроме того, эмбрионы вызывают в клетках эндометрия кальциевые волны – короткие в случае нормальных зародышей и продолжительные в случае аномальных. Ключевую роль в этих процессах играют сериновые протеазы, секретируемые эмбрионами и активирующие натриевые каналы клеток эндометрия. Трипсин-подобная активность обнаружена в эмбриональной культуральной среде, а обработка эндометрия трипсином приводит к запуску программы имплантации. Нормальные эмбрионы секретируют умеренное количество протеаз, а эндометрий в ответ секретирует протеазные ингибиторы. Аномальные эмбрионы вырабатывают намного большее количество протеаз, что приводит к ЭР-стрессу и последующему отторжению.

Авторы полагают, что такой способ селекции зародышей выработался в эволюции у высших млекопитающих в результате использования механизмов менструации для распознавания и отторжения аномальных зародышей. Дальнейшее изучение молекулярных сигналов, которыми обмениваются ранние эмбрионы и ткани матки, будет иметь огромное значение, как практическое, так и фундаментальное.


Картинка из обсуждаемой статьи:
A – взаимодействие нормального эмбриона с клеткой эндометрия.
B –действие аномального эмбриона
(EnaC – натриевый канал, SPINK – ингибитор протеазы)

Источник: Brosens et al. Uterine selection of human embryos at implantation. Sci Rep. 2014 Feb 6;4:3894. Статья в открытом доступе.

Всего благодарностей: 8Поблагодарили (8): semi, Acrimony, NBSC, Replikant, Erin, Dima11, Vadim Sharov, Nasta


раздел новостей: Биология Раннее обнаружение и лечение рецидивов опухолей
10.03.2014 16:04  slavak4609 / Redactor           к началу страницы  комментарии: 19
картинка: MRD.gifОпределение уровня некоторых компонентов ответа организма на воспаление позволяет обнаружить на ранней стадии прогрессию минимальной резидуальной болезни в рецидивы злокачественных опухолей. Показана возможность разработки новой стратегии скринирования доклинических проявлений рецидивов раковых опухолей и новых клинических подходов к их эффективной терапии.

Рецидивы раковых опухолей представляют собой трудноразрешимую клиническую проблему. Они возникают в результате прогрессии минимальной резидуальной болезни в активно растущие рецидивные опухоли.

Авторы проводили на мышах преклинические испытания различных средств противораковой терапии: Т-клетками, системной виротерапией, иммунотерапией кДНК вируса везикулярного стоматита, химиотерапией. Но длительное наблюдение за «вылеченными» животными показало, что у 20-50% из них в местах введения сохраняется часть опухолевых клеток из которых могут развиться рецидивы. Полученные данные показали, что возникшие рецидивные опухоли радикально отличаются от первичных, от которых они происходят. Фенотип рецидивных опухолей позволяет им уклоняться от действия естественного иммунного ответа.

У некоторых из таких мышей наблюдался воспалительный эффект включающий экспрессию фактора некроза опухолей α (Tnf-α), интерлейкинов 1β (Il-β) и Il-6. Для проверки гипотезы об ассоциации появления провоспалительных цитокинов с переходом «спящих» клеток в рецидив продукцию цитокинов анализировали с помощью ОТ-ПЦР. Tnf-α и Il-β обнаруживались только тогда, когда опухоли еще не пальпировались. В то же время Il-6, интерферон γ и амилоид сыворотки Р – маркер иммунного ответа на инфекцию, обнаруживались когда рецидивирующие опухоли еще были меньше 0,2 см, но все эти маркеры исчезали, если размер опухолей уже превысил 0,5 см.

Фактор роста эндотелия сосудов (Vegf) – поздний маркер ответа на инфекцию, обнаруживался наряду с Il-6 на ранних стадиях роста рецидивов, но отсутствовал у животных не проявлявших рецидивы или когда рецидивы уже развились. Внутривенное введение мышам Vegf провоцировало ускоренное развитие рецидивов. Но опухоли, спровоцированные Vegf, в отличие от позже развивающихся неспровоцированных рецидивов, не успевали приобрести устойчивости к «вылечившим» терапевтическим агентам. Спровоцированные рецидивы также лучше поддавались лечению терапевтическими средствами «второй линии».


Подпись к рисунку: Корреляция между размером опухоли-рецидива и концентрацией Il-6 в сыворотке крови по окончании терапии. Пробы сыворотки брались в дни, обозначенные стрелками. Приведены данные по различным мышам.

Источник: Kottke T, Boisgerault N, Diaz RM, Donnelly O, Rommelfanger-Konkol D, Pulido J, Thompson J, Mukhopadhyay D, Kaspar R, Coffey M, Pandha H, Melcher A, Harrington K, Selby P, Vile R. Detecting and targeting tumor relapse by its resistance to innate effectors at early recurrence. // Nat Med. 2013; V.19: P.1625-1631.


раздел новостей: Биология Визуализация транспорта мРНК в нейронах
26.02.2014 21:57  xenopus / Redactor           к началу страницы  комментарии: 19
картинка: Visualization.pngМесто транскрипции мРНК пространственно разнесено от места трансляции в клетке. В особенной степени это относится к нейронам с их длинными аксонами и многочисленными дендритами. Более века назад Рамон-и-Кахаль постулировал, что механизмы памяти связаны с синаптической пластичностью, изменениями в форме синапсов и силе их взаимодействия. Современные молекулярные исследования синаптической пластичности связаны, в том числе, с изучением динамики мРНК в нейронах и механизмов локализованной трансляции.

Однако, существующие методы визуализации мРНК внутри клетки либо имеют дело с фиксированными клетками (гибридизация in situ, секвенирование РНК и др.), либо не обладают достаточной чувствительностью (молекулярныя маячки, beacons), либо сопряжены с грубым вторжением в работу живой клетки (микроинъекции искусственных конструкций). Американские ученые сообщают в статьях в Science, что им удалось разработать систему, позволяющую обойти указанные недостатки и пронаблюдать за динамикой мРНК в живых клетках. Суть этого изящного метода заключается в следующем. Были сделаны 2 линии трансгенных мышей; в одной линии к 3'UTR эндогенной мРНК (beta-actin) присоединили несколько шпилек, способных специфически связывать MCP, РНК-связывающий белок фага MS2; вторая линия экспрессировала сам MCP в составе гибрида с GFP. При скрещивании этих двух трансгенных линий мРНК актина оказывалась меченной GFP.

Исследования, проведенные с помощью этой методики, показали, что в отличие от фибробластов, в которых мРНК актина пассивно диффундирует, в нейронах она двигается за счет активного транспорта. мРНК перемещается по нейрону в виде гранул; исследователям удалось проследить за процессами слияния и разделения таких гранул. Оказалось, что в соме и проксимальных дендритах гранулы состоят из нескольких копий мРНК, а в дистальных дендритах – из одной. Деполяризация мембраны, связанная с активностью нейрона, приводила к разделению гранул и, соответственно, к увеличению их числа и понижению количества копий мРНК в каждой грануле. Активация нейрона приводит к локальному усилению трансляции актина, обусловленному не транскрипцией новых мРНК, а активацией уже синтезированных, за счет разборки гранул и/или диссоциации маскирующих мРНК-свзывающих белков. Эта локализованная активация синтеза актина, по-видимому, лежит в основе ремоделирования цитоскелета при навигации аксонов и синаптической пластичности. Механизм такой активации пока неясен и является предметом дальнейших исследований.

Картинка из Science Perspective к обсуждаемым статьям. Синаптическая активность запускает освобождение мРНК актина из гранул и локализованную трансляцию, что приводит к перестройке цитоскелета в активных синапсах.

Источники:
Akbalik, Schuman. Molecular biology. mRNA, live and unmasked. Science. 2014 Jan 24;343(6169):375-6.

Buxbaum et al. Single β-actin mRNA detection in neurons reveals a mechanism for regulating its translatability. Science. 2014 Jan 24;343(6169):419-22.

Park et al. Visualization of dynamics of single endogenous mRNA labeled in live mouse. Science. 2014 Jan 24;343(6169):422-4.


Всего благодарностей: 3Поблагодарили (3): Yuly, epsylonit, Sky7walker


раздел новостей: Биология Освоение суши начали трилобиты
06.02.2014 12:21  a-marko / Redactor           к началу страницы  комментарии: 17
user posted image Сроки и механизмы освоения суши – важные вопросы для понимания ранней эволюции животных. Новая находка свидетельствует в пользу идеи о том, что наземные существа происходят от морских, а не пресноводных предков.

Трилобиты - одна из важнейших групп древних членистоногих в палеозойских морях. Вопреки своей репутации океанических обитателей, вымершие трилобиты могли выбираться в прибрежную часть приливно-отливной зоны и кормиться на мелководье во время отлива.

Окаменелости, обнаруженные Габриэлой Мэнгано (университет Саскачеван, Канада) и ее коллегами, свидетельствуют, что трилобиты выбирались на литораль еще во времена «кембрийского взрыва» – около 540 млн. лет назад. Исследовательская группа обнаружила останки трилобитов вместе с окаменелыми дорожками следов в скалах Аппалачей (США). Морфологический анализ подтвердил принадлежность следов к трилобитам из группы Olenellidae, найденным в тех же слоях. Окаменелые породы сохранили следы периодического высыхания (трещины) и затопления (рябь). Из этого следует, что в древности они находились на литорали.

Вероятно, быстрый рост разнообразия морских организмов вынудил некоторых из них искать новые, еще не освоенные экологические ниши. Исследователи полагают, что литораль могла предоставлять трилобитам пищу или безопасные укрытия. Таким образом, прямой путь к освоению суши был проложен уже на заре фанерозоя. Впрочем, сами трилобиты не имеют к нему прямого отношения: все они окончательно вымерли около 230 миллионов лет назад, не оставив потомков. Однако экосистемы древней литорали, в которой они, вероятно, играли не последнюю роль, стали "плацдармами" для выхода членистоногих из морей.

Источник: Geology, Nature

Всего благодарностей: 6Поблагодарили (6): xenopus, NCP-bio, bifurcafe, Vadim Sharov, Priamo, Nasta


раздел новостей: Биология Первая человеческая модель БАС - первые успехи.
25.02.2014 20:59  Matveichev A. V. / Redactor           к началу страницы  комментарии: 35
C419301184.JPG - кликните, чтобы открыть увеличенную картинкуГруппа исследователей из Колумбийского университета под руководством Сержа Пржедборски (Serge Przedborski) создала полностью человеческую in vitro культуральную модель бокового амиотрофического склероза (БАС), с помощью которой был показан механизм, вызывающий гибель нейронов в случаях спорадического и семейного БАС.

В текущий момент БАС является неизлечимым заболеванием, ведущим к тяжелой инвалидизации и гибели большинства пациентов в течении 3-5 лет после постановки диагноза. Эффективных средств этитропной терапии на данный момент не создано, так как патологический механизм заболевания не понят до конца. Известно, что 90% случаев БАС - спорадические, 10% случаев являются семейными. Для семейных случаев установлена связь заболеваемости с мутациями примерно в 15 генах. Основную роль при этом приписывают мутация в гене супероксид-дисмутазы SOD1. До недавнего времени понять причины спорадических случаев БАС не удавалось. Перенос данных, полученных в мышиной модели БАС, на человека, был в основном неудачен, по всей видимости, из-за узости используемой модели (основана на нарушении функции гена SOD1).

И вот теперь работы в области человеческих моделей сдвинулись с мертвой точки - создана как сама модель, так и показан возможный универсальный механизм гибели нейронов.

Участниками группы были выделены астроциты головного и спинного мозга пациентов, погибших от БАС, после чего было произведено сокультивирование данных астроцитов с моторными нейронами человека, полученными из стволовых клеток. В итоге показано, что нейроны, которые росли в сокультуре с астроцитами больных БАС, гибли в течении двух недель путем некроптоза (програмируемый некроз). Гибель нейронов вызывали астроциты полученные от пациентов как с семейным, так и со спорадическим БАС. Нейроны, росшие с астроцитами от пациентов, погибших от других, не связанных с БАС причин, оставались жизнеспособны. Таким образом, впервые показан общий механизм нейронального поражения при всех формах БАС. Исследование пути астроцит-зависимого некроптоза мотонейронов сулит надежду разработки средств, замедляющих или предотвращающих развитие БАС.

Статья: Re DB, Le Verche V, Yu C, Amoroso MW, Politi KA, Phani S, Ikiz B, Hoffmann L, Koolen M, Nagata T, Papadimitriou D, Nagy P, Mitsumoto H, Kariya S, Wichterle H, Henderson CE, Przedborski S. Necroptosis Drives Motor Neuron Death in Models of Both Sporadic and Familial ALS. Neuron. 2014 Feb 4.

Всего благодарностей: 6Поблагодарили (6): Serpent, Vadim Sharov, xenopus, papa Karlo, NBSC, Chrus


раздел новостей: Биология Новый механизм резистентности к антибиотикам у бактерий
01.03.2014 20:20  Serpent / Redactor           к началу страницы  комментарии: 7
картинка: Strep.pngУстойчивость (резистентность) микроорганизмов к антибиотикам, характерная для многих патогенных видов бактерий, представляет собой широко распространенный феномен и серьезнейшую проблему современной медицины. Достаточно вспомнить огромное число внутрибольничных инфекций, вызываемых высокоустойчивыми штаммами метициллин-резистентного Staphylococcus aureus (MRSA). Еще один пример – по данным ВОЗ, для 19% зарегистрированных в 2011 году случаев туберкулеза была отмечена множественная резистентность к антибиотикам.

Обычно бактерии приобретают резистентность в результате мутаций или же в результате горизонтального переноса генов резистентности от других видов бактерий. Эти постоянно идущие процессы провоцируют настоящую «гонку вооружений», вынуждая ученых постоянно искать и разрабатывать новые антибиотики. Соответственно, изучение механизмов резистентности представляется особенно важным.

В опубликованной в журнале Chemistry & Biology работе исследователи из Института Скриппса под руководством Ben Shen представили результаты изучения механизмов резистентности бактерий Streptomyces platensis к собственным антибиотикам. Относительно недавно из этого микроорганизма были выделены 2 новых антибиотика – платенсимицин (platensimycin, PTM) и платенцин (platencin, PTN). Оба вещества действуют, ингибируя процесс синтеза жирных кислот, необходимый в частности для формирования клеточной стенки бактерий. При этом платенсимицин непосредственно ингибирует один из ферментов синтеза (FabF), а платенцин – 2 фермента (FabF и FabH), активных на разных стадиях синтеза.

Авторы установили, что за устойчивость к антибиотикам у продуцирующих их штаммов Streptomyces platensis ответственны 2 механизма. Один из них обеспечивается модификацией мишени обоих антибиотиков – фермента FabF из локуса синтазы жирных кислот. В результате мутации данный фермент становится нечувствительным к действию антибиотика. Такой механизм обеспечения резистентности является «классическим» и известен довольно давно, однако в рассматриваемом случае он является второстепенным.

Основной же механизм реализуется за счет функциональной замены фермента, чувствительного к соответствующим антибиотикам, альтернативным нечувствительным ферментом. Последний кодируется генами ptmP3 и ptnP3 из биосинтетического кластера платенсимицина и платенцина соответственно. Примечательно, что ptmP3/ptnP3 кодируют 1 белок, функционально замещающий одновременно 2 фермента (FabF и FabH). Такой модифицированный механизм биосинтеза жирных кислот и соответствующий механизм устойчивости к антибиотикам описаны впервые. Соответственно, эти данные имеют большое значение для разработки будущих антибиотиков, нацеленных на бактериальный цикл синтеза жирных кислот.


Источник: Peterson RM, Huang T, Rudolf JD, Smanski MJ, Shen B. Mechanisms of Self-Resistance in the Platensimycin- and Platencin-Producing Streptomyces platensis MA7327 and MA7339 Strains. Chem Biol. 2014 Feb 18.

Подпись к рисунку: Снимок культуры Streptomyces sp. на предметном стекле. Изображение взято из Википедии.

Всего благодарностей: 2Поблагодарили (2): Vadim Sharov, Nasta

страницы (62): < 1 2 3 4 5 6 7 > » 
 
Колонка новостей, спонсор — "Диаэм"
компания 'Диаэм' — cпонсор колонки новостей
поиск по каталогу Диаэм
 

  






Каталоги


Объявления





···
···

molbiol.ru для



···
 ·  Викимарт - все интернет-магазины в одном месте  · Doctor Plastic: увеличение груди - в центре Москвы  · 
···






···
 ·  отличный выбор ванны чугунные с доставкой  ·  подмосковн­­ое уполномоче­­нное туристичес­­кое агентство Coral Travel · 
···

 
 
molbiol.ru  ·  redactor@molbiol.ru  ·  реклама

molbiol.ru - методы, информация и программы для молекулярных биологов     Rambler