Iwas Alzheimer mula sa pagbuo ng isang layunin ng Raphael Kopan, Ph.D., propesor ng molecular biology at pharmacology sa Washington University School of Medicine.
Ang lumot planta (Physcomitrella patens)-aral sa laboratoryo ng Ralph S. Quatrano, Ph.D., Spencer T. Olin Propesor at upuan ng WUSTL departamento ng biology sa Campus Danforth, maaari pulgada Kopan patungo sa layuning iyon. Narito kung paano.
Ang gene presenilin sa mammals nagbibigay ng catalytic aktibidad para sa isang enzyme na tinatawag na gamma secretase, na kung saan cleaves, o cuts, mahalaga proteins bingaw, Erb4 at ang pasimula ng amyloid protina (app), lahat ng mga key na mga bahagi ng mga channels ng komunikasyon na mga cell gamitin upang mamagitan ang mga function sa panahon ng development . Dalawang genes nangyari sa mammals na kung saan ang mga mutations sanhi ng isang mas maaga na sakay ng Alzheimer ang. Isa ay app, kung saan ang isang fragment ng protina accumulates sa plaques amyloid, na kaugnay sa sakit. Isa pang karaniwang mga site para sa mga mutations ay natagpuan sa presenilin (PS) proteins. Ang enzyme secretase gamma ay naglalaman ng PS at gumagana upang magtapon ng mga proteins na makaalis sa cellular lamad.
Ito enzyme sa PS sa core nito mediates dalawang cellular desisyon. Isa ay upang kunin ang app at bilang isang byproduct, bumuo ang masamang peptide na nauugnay sa Alzheimer ay, ang iba pa ay upang kunin ang mga bingaw protina sa tugon sa mga tiyak na stimuli. Bingaw pagkatapos ay libre upang ipasok ang nucleus ng mga cell kung saan ito partakes sa ipinaguutos ng normal na expression ng gene. Wala bingaw aktibidad, mamal ay walang pagkakataon ng pamumuhay.
Bingaw ay isang bahagi ng maikling-saklaw mammalian komunikasyon channel, at para sa taon na ito ay kilala na magkaroon ng isang nagtatrabaho relasyon sa PS. Gayunpaman, bingaw ay absent sa mga cell ng halaman, at presenilin function sa halaman nanatiling mahiwaga hanggang post-ng doktor researcher Quatrano, Abha Khandelwal, Ph.D., ay dumating sa Washington University at interesado sa pag-unawa ng signal transduction sa mga halaman.
"Kapag hinanap ko ang panitikan, ang halaman signal transduction pathways ay hindi masyadong na rin dokumentado bilang ay ang mammalian counterparts tulad ng bingaw," sabi Khandelwal. "Samantala, Ang aking asawa Dilip Chandu, Ph.D., ay nagtatrabaho sa Kopan lab na interesado sa mga paraan upang pag-aralan ang mga function ng presenilin nang walang panghihimasok mula sa nananaig substrate bingaw."
Ito hinihikayat Khandelwal sa paghahanap para sa gene PS sa genomes ng halaman kabilang ang mga kamakailan sequenced genome lumot (Physcomitrella patens), kung saan ang Quatrano lab ay access. Bilang karagdagan sa mga alam presenilin Arabidopsis, siya natagpuan ang gene sa Physcomitrella at nagtanong, "Ano ang PS paggawa sa lumot" ba ito kumikilos bilang isang enzyme o hindi ito ng isang iba't ibang mga function na ""
Bumubuo ng isang pakikipagtulungan
"Moss, tulad ng lebadura, ay ang mahusay na kakayahan na ito kung saan maaari tunay na pumili ng isang gene at alisin ito, mutate ang mga ito, o palitan ito ng isa pang gene mula sa anumang pinagmulan. Diskarte na ito ay kung paano namin simulan upang mabatid ang halaga ng isang gene at pag-andar sa lumot, "sabi Quatrano, na noon ay isang mundo lider sa pagkuha ng lumot genome sequenced. "Ito ay isang mahusay na sistema ng pagtuklas mabatid ang gene function dahil sa ito ari-arian pati na rin ang iba na namin at isang pandaigdigang kasunduan binuo sa nakaraang ilang taon. "
Kaya, ang pakikipagtulungan ay ipinanganak. Sa pamamagitan ng pansin ang kadalubhasaan ng koponan sa Kopan lab, ang Quatrano lab nagpatuloy upang simulan ang eksperimento sa PS sa lumot, na sa wakas nagresulta sa isang kapaki-pakinabang pinagsamang proyekto, ang mga resulta kung saan ay Kamakailan ay iniulat sa mga pamamaraan ng National Academy of Science. Khandelwal nagpatuloy sa alisin ang presenilin, at ang resulta ay isang halata baguhin-isang phenotype. Moss kulang presenilin tumingin ibang, lumalaki na may tuwid, matigas na mga filament sa halip ng mga hubog at baluktot na mga filament tulad ng magulang lumot ang presenilin gene buo.
"Iyon ay nagpakita gene ay isang halata pagpapaandar na malinaw naman, ay hindi nangangailangan ng sa bingaw. Hindi lang namin alam kung ano mismo ang ito ay pa, ngunit hindi namin ipinanukalang ipotesis na sinubok, "Quatrano sinabi.
Phenotype ay piqued Kopan ng interes: Nakita niya ang potensyal ng pagtingin sa papel ng presenilin independiyenteng ng sa bingaw. Khandelwal at Chandu kinuha ang phenotype, lumipat ang isang mammalian form ng presenilin sa phenotype, at rescued ito. Katulad nito, ang pagpasok ng lumot gene sa mammalian cell nagresulta sa pagtaliwas ng ilang ng mga pagkalugi nakaranas sa pamamagitan ng mga cell sa mga hayop na kulang sa presenilin function na, testifying na ang tao at lumot proteins ay isang sa gitna ng ebolusyon conserved ng function.
"Sa lumot, sila ay napaka halos mapagpapalit," Quatrano sinabi. "Ito iminungkahing na presenilin ay may papel sa labas ng pathway bingaw at maaaring magbigay ng mga pahiwatig sa mammalian mga sistema sa pangunahing papel nito, independiyenteng ng substrate nito sa mammalian cell."
"Kami ay nagtaka nang labis sa mapagtanto na ang mga genes mula sa lumot at mga tao ay hindi lamang structurally conserved ngunit ring nagbahagi ng katulad na function," Khandelwal sinabi.
Moonlighting na protina sa mammals