Une structure cellulaire a découvert il ya 125 ans et révoqués par de nombreux biologistes comme des «poubelles cellulaires» a été trouvé à jouer un rôle clé dans le processus de cytokinèse, ou la division cellulaire, l'un des plus anciens et importants de tous les phénomènes biologiques.
La découverte de la fonction de l'abritait des dizaines de protéines au sein de cette structure - qui sont nécessaires pour la division cellulaire normale - par une équipe de scientifiques dirigée par une université du Wisconsin-Madison généticien a été annoncé dans l'édition d'aujourd'hui du journal Science.
La découverte promet une meilleure compréhension du rôle de la division cellulaire dans la croissance et le développement de tous organismes et, surtout, de la division cellulaire anormale, lorsque les protéines clés échouer. Ces défaillances peuvent conduire à la stérilité, malformations congénitales, des cancers et des problèmes neurologiques tels que les maladies de Huntington et d'Alzheimer.
"Passer d'une cellule à deux, ou cytokinèse, est l'une des plus fondamentales des événements cellulaires», datant d'une époque où la vie a évolué à partir d'organismes unicellulaires, explique Ahna Skop, un professeur adjoint de génétique avec le Collège de UW-Madison des sciences agricoles et de la Vie. «Elle s'applique à toutes les espèces et les organismes, et il est fondamental pour la croissance et le développement de toute vie sur cette planète."
Cependant, tout comme la division cellulaire est la clé de la vie, les échecs dans le processus peut conduire à certaines maladies, explique Skop.
"Plusieurs maladies sont causées par des cellules qui ne se divisent pas correctement, ou diviser hors de contrôle, comme dans le cancer», dit-elle. "En outre, les protéines qui fonctionnent pendant la division cellulaire peut aussi travailler dans les neurones de notre cerveau ou lors de la cicatrisation, par exemple. Ainsi, comprendre comment fonctionne la division cellulaire peut nous aider à comprendre comment de nombreux autres types spécifiques de la fonction des cellules."
Avec une nouvelle compréhension de protéines qui affectent la division cellulaire, les chercheurs médicaux peuvent potentiellement développer de nouveaux médicaments pour prévenir les malformations du cancer et de la naissance, la fertilité et traiter les troubles neurologiques, ou aide à la cicatrisation, par exemple.
Au cours du cycle cellulaire, l'information génétique de la cellule contient est copié et séparés en deux nouvelles cellules. Durant la division normale, la membrane externe de la cellule pincées de, formant deux cellules séparées. Même si un événement très simple, les scientifiques n'avaient pas entièrement compris les mécanismes ou identifié les protéines impliquées dans la séparation des deux cellules nouvellement formées, dit Skop.
Comme un étudiant diplômé à l'UW-Madison dans le laboratoire de John White, Skop s'est intéressé à un aspect éphémère cellulaire appelée la coque centrale, qui fait brièvement - qui ne dure que quelques minutes dans les cellules de certaines espèces - pendant la division cellulaire.
"Il a été identifié plus de 125 ans par Walther Flemming, mais n'avait pas été étudié beaucoup d'attention ou payée à, depuis," elle explique. "La plupart des gens pensaient qu'il avait des poubelles cellulaires».
Toutefois, Skop soupçonne que le midbody était plus qu'une ancienne relique avec aucune fonction utile. Elle et ses collègues ont utilisé des méthodes développées dans les années 1980 par Ryoko Kuriyama, alors chercheur postdoctoral UW-Madison et maintenant à l'Université du Minnesota, et Michael Mullins, maintenant à l'Université catholique, à isoler midbodies de cellules ovariennes de hamster. Ils ont ensuite analysé et identifié plus de 500 protéines contenues dans le midbodies.
"Les protéines sont les éléments constitutifs de la cellule», explique Skop. "Comme la cellule se divise et forme une nouvelle membrane, les protéines trouvées pendant ce temps dans le cycle cellulaire serait éléments cruciaux pour comprendre comment le processus fonctionne."
L'étape suivante a consisté à inactiver chaque protéine dans un embryon en développement. Si un défaut s'est produit, cela voudrait dire que la protéine inactivée est essentielle au développement normal.
«Nous avons utilisé les nématodes, qui sont des vers ronds petits qui sont moins chers et plus rapides à utiliser que les cellules de mammifères, d'évaluer la fonction des gènes», explique Skop. "Tous, sauf deux des protéines à partir des cellules de mammifères sont homologues dans les nématodes, qui nous a permis d'effectuer cette démarche mutli-organismique. Le fait que le processus est hautement conservé à travers les deux espèces très différentes montre comment l'ancienne et conservé le processus de la cellule division est. "
L'équipe a analysé 160 protéines clés - dont 103 non encore connus pour fonctionner dans la division cellulaire - et a trouvé que 58 pour cent provoqué des malformations cytokinèse si elles étaient inactivés.
«Les problèmes allaient de cellules où les chromosomes n'a pas dissocié normalement, en laissant l'ADN supplémentaire dans l'une des nouvelles cellules, comme on le voit dans le syndrome de Down, par exemple, à des cellules dont la membrane divisant serait commencent à se former normalement et soudain se rétracter avant les cellules pourrait se séparer », dit Skop. «Beaucoup de protéines a provoqué une variété de la division cellulaire et la division des défauts liés."
Skop, qui a également un rendez-vous avec l'École médicale de UW-Madison, a mené certains de ces travaux en tant que chercheur postdoctoral à l'Université de Californie, Berkeley. Ses co-auteurs sur le papier sont Hongbin Liu et John Yates, de l'Institut de recherche Scripps, Rebecca Heald de UC Berkeley, et Barbara Meyer de l'Université de Berkeley et l'Institut médical Howard Hughes.
http://www.wisc.edu