Siden 2001 har forskerne kjempet med oppdagelsen av at det er færre gener hos mennesker enn biologiske prosesser knyttet til de genene i løpet av en menneskelig levetid. En måte å forstå genetisk kodet hendelser er ved å studere epigenetikk, regulering og arveligheten av gener på et cellulært nivå på grunn av molekylære endringer i mange proteiner (kalt histoner) som pakke DNA i en celle kjernen. Selv ikke et nytt konsept, har forskning i epigenetikk umåtelig bidratt de siste fire årene til mer nyanserte forklaringer av biologi.
Rockefeller University forskere har nå gått et skritt videre epigenetikk i å beskrive hvordan genetisk drevne aktiviteter utføres. Arbeide med et viktig molekyl, kalt Ezh2, kjent for å endre histoner i cellekjernen, Sasha Tarakhovsky, Ph.D. og hans kolleger har oppdaget en ny type signalering system i cytosol, væske eller gelé-aktig substans utenfor en celle kjernen. Forskningen, publisert i 6 mai utgaven av Cell, tyder på at proteiner som kontrollerer histone funksjon også kan fungere i cytosol, hvor de koordinerer signaler generert på cellemembranen. Fordi Ezh2 er funnet i noen kreftceller i unormalt høye nivåer, kan de finne gi nye hint om hvordan kreftceller sprer i hele kroppen.
Forskerne, ledet av førsteforfatter I-hsin Su, Ph.D., et forsknings førsteamanuensis i Tarakhovsky laboratorium, begynte med en vitenskapelig puslespill: Vav1, et viktig protein som finnes i cytosol, slår seg sammen med Ezh2, som normalt fungerer i kjerne. Men ingen forsto hvordan.
Til deres store overraskelse, oppdaget Su, Tarakhovsky og deres kolleger som Ezh2 er i stand til å gjøre sitt arbeid på to forskjellige steder, ikke bare i kjernen. Ezh2 gjennomfører en biokjemisk prosess som kalles lysin metylering, som endrer funksjon av DNA-bundne histoner. Den kjernefysiske modifisering kan sammenlignes med et sett med viktige instruksjoner som en bestemt celletype trenger å følge i løpet av levetiden for en enkelt organisme. Å gjøre disse instruksjonene relativt permanent hjelpemidler celletype, men genet og hva den er i stand til å fortelle celler er ikke begrenset til en enkelt celle type eller aktivitet.
Su fant at Ezh2 er påkrevd i cytosol for polymerisasjon av en mobil protein som kalles aktin. Actin polymerisasjon definerer formen og bevegelsen av en enkelt celle, så vel som dens evne til å samhandle med andre celler i organismen. Su og hennes kolleger fant at i fravær av Ezh2, immunsystem celler som kalles lymfocytter ikke klarer å fungere normalt. De mislykkes i å bevege seg og samhandle med andre immunsystem celler som gir instruksjoner om tilstedeværelse av patogener.
Forstå mer om den molekylære basis av aktin polymerisasjon kan være en velsignelse for kreftforskning. Både bryst-og prostatakreft uttrykke Ezh2 på unormalt høye nivåer. Selv om disse funnene var i utgangspunktet tenkt å avsløre genetiske eller histone-avhengige endringer som fører til kreft, kan de faktisk reflekterer evne til kreftceller til å spre seg i hele kroppen via effektiv aktin-avhengig invasjon mekanismer.