Toxinas e morte celular: Entrevista com Professor Denise Montell

Published on July 6, 2012 at 7:09 AM · No Comments

Daqui até abril Cashin-Garbutt conduzido Entrevista, VAGABUNDOS Hons (Cantab) o 4 de julho de 2012th

Denise Montell

Por Favor poderia você dizer-nos um pouco sobre os tipos diferentes de morte celular? Que tipo de morte celular as toxinas causam?

Há uns tipos múltiplos da morte celular. As Pilhas podem submeter-se à morte celular programada, que é uma série de eventos que se submeta a um pedido predizível por vezes durante a revelação.

Por exemplo, quando seus membros se tornam, a ponta do membro é dada forma inicialmente como uma pá, a seguir as pilhas entre os dígitos morrem e aquele é o que dá forma aos dedos.

A Morte celular, conhecida como o apoptosis, pode igualmente ser activada por toxinas, ou agentes quimioterapêuticos e outros produtos químicos que vêm fora da pilha; ou pode ser activada internamente, pela pilha avaliar sua própria situação e decidi-la danificaram de uma certa maneira e isso seria o melhor fora apenas comprometer o suicídio.

Por exemplo, as pilhas que detectam que seu ADN é danificado podem activar o programa apoptotic.

Há outros tipos de morte celular. Por exemplo há um tipo de morte celular necrotic chamada morte celular. Há muitas diferenças entre o apoptosis e a necrose, embora eles ambos resultado na morte celular.

A morte celular Necrotic envolve uma série diferente de mudanças morfológicas, que signifique que uma série diferente de eventos ocorre na pilha.

Uma morte celular necrotic resulta frequentemente de ferimento traumático da pilha, por exemplo se a pilha é puncionada ou há dano severo do organelle.

Total, há muitos tipos de morte celular. As mortes celulares podem ser benéficas ou prejudiciais ao animal.

Por exemplo, o sistema nervoso produz um excesso vasto de pilhas comparadas ao que precisa, tão lá é muita poda necessário para obter o número direito de pilhas.

Há os factores que são produzidos em limitar quantidades, tão somente as pilhas da sobrevivência que obtêm bastante factores da sobrevivência vão sobre viver e as outro morrem. Isto é bom para o organismo

Um Outro tipo de morte celular que possam ser benéfico ao animal acontece se você é expor a alguma carcinogéneos ou radiação e que causa dano ADN às suas pilhas'. Algumas pilhas podem então ser danificadas e algumas podem ter-se transformado, que poderiam conduzir à criação dos tumores.

É benéfico para o animal se estas pilhas reconhecem que são danificadas e comprometem o suicídio um pouco do que indo sobre se transformar pilhas do tumor. Isto poderia ser descrito como um mecanismo da fiscalização que impedisse que as pilhas danificadas proliferem.

Embora a morte celular possa ser uma boa coisa, pode igualmente ser uma coisa ruim. Por exemplo, demasiada morte celular pode causar doenças degenerativos, tais como a doença de Alzheimer e de Parkinson.

Isto é porque você precisa um determinado número de pilhas de estar vivas para que o corpo funcione correctamente.

É importante que a morte celular está regulada firmemente de modo que você não obtenha demasiado ou pilhas demasiado pequenas.

Por Favor poderia explicar-nos o processo por que as toxinas causam normalmente a morte celular?

As Toxinas induzem a morte celular pelo apoptosis. O evento chave ocorre nas mitocôndria, que são os organelles da produção de energia. As pilhas têm que fazer uma decisão sobre se comprometer a morte celular ou não.

Uma “toxina” é um termo muito geral, ele não é muito específica. Nós usamos uma variedade de toxinas diferentes que fazem pilhas se submeter à morte celular.

Um que nós usamos geralmente no laboratório é álcool etílico. No álcool etílico muito baixo das concentrações não é tóxico, mas em níveis elevados induz pilhas para submeter-se ao apoptosis.

Nós usamos outros tipos de produtos químicos e de drogas também.

A acção imediata de cada toxina ou droga pôde ser diferente.

Por exemplo, o álcool etílico obterá metabolizado em outros produtos; alguma destes é livre-radicais do oxigênio.

As toxinas activam finalmente uma série de enzimas chamadas os caspases, que são os reguladores mestres de decisões da vida e da morte na pilha.

Há umas séries de caspases. Estes são referidos como caspases do iniciador e do executor. São as enzimas que podem cortar acima outras proteínas.

Cortar acima uma proteína pode activar uma proteína ou desactivar a proteína, segundo a proteína. Às Vezes eliminam uma parte da proteína que a está inibindo. Este é o que os caspases eles mesmos são como: se você os corta então você activa-os realmente.

Outras proteínas são destruídas quando você as corta.

Com caspases, os caspases do iniciador fendem e activam desse modo os caspases do executor.

As toxinas podem conduzir à activação do caspase, que se ajusta então fora de uma série inteira de eventos no núcleo, o citoplasma da pilha, o cytoskeleton, os organelles e assim por diante.

Essencialmente, uma série inteira de eventos ocorre rio abaixo da activação dos caspases. Estes conduzem finalmente à morte celular.

Em que ponto era pensada previamente que a morte celular devido às toxinas era irreversível?

O ponto exacto de nenhum retorno é um bit controverso e é provavelmente diferente em tipos diferentes da pilha.

Há alguns exemplos conhecidos das pilhas que podem realmente prender o apoptosis após a activação do caspase. Isto é diferente ao que nós temos olhado, contudo, que são as pilhas que são já distantes ao longo do caminho do apoptosis que então pode inverter essa série de eventos. Reparam então o dano que foi feito.

Há alguns exemplos biológicos interessantes das pilhas que activaram caspases mas por outro lado não morre. Há um exemplo interessante, na revelação do esperma da drosófila (mosca de fruto).

Um esperma somente precisa realmente seu ADN, que entregará ao ovo; sua cauda, de modo que possa nadar; e mitocôndria de modo que possa produzir a energia. Não precisa muito mais.

Como o esperma da drosófila maduro eles os activa o caminho apoptotic, mas faça-o em uma maneira muito controlada. Apenas obtêm livrados dos componentes citoplasmáticas que não precisam anymore, eles deixam tudo outro na boa forma. Assim submetem-se a um apoptosis parcial.

Com exceção de alguns exemplos claros goste disto, na maioria de pilhas uma vez que os caspases são activados, as pilhas morrem.

A activação de Caspases foi considerada geralmente um ponto de nenhum retorno. Mas nós encontramos que as pilhas não poderiam somente activar caspases, mas experimentamos as conseqüências a jusante dos caspases, contudo ainda recuperamo-las quase inteiramente.

Como sua pesquisa originou se se pensou previamente que a morte celular devido às toxinas era irreversível?

A ideia originou com um companheiro cargo-doutoral em meu laboratório, que era um aluno diplomado naquele tempo em Hong Kong. Quis saber o que aconteceria se o indutor da morte celular foi removido.

Foi curioso a respeito de como distante as pilhas poderiam antes que não poderiam recuperar outra vez.

A ideia veio realmente de sua que experimenta no laboratório.

Como faz sua mostra da pesquisa que pilhas podem saltar para trás depois que as toxinas para ter sido removido?

Uma pergunta que os povos fazem é fez sua mostra da pesquisa que apenas algumas pilhas sobreviveram e não se submeteram ao apoptosis? A primeira coisa que Eu digo é que não é claramente o caso como nós podemos documentar que mais de 90% das pilhas se submetem a esta resposta razoavelmente uniforme a toxina é removida uma vez.

É uma não população do fugitivo da minoria, mas a grande maioria das pilhas na população que se submetem à reversão dos eventos que conduzem à morte celular.

Os povos seguintes da coisa puderam pedir são se é possível para os resultados ser causado realmente por uma minoria pequena das pilhas que crescem em uma população mais grande.

A experiência de obrigação que endereça este interesse é um filme do tempo-lapso de uma única pilha que mostre a pilha inteira murcha acima e olhar como está indo morrer; então você pode olhá-la recuperar uma vez que o indutor foi removido. O citoplasma expande para trás para fora; os organelles reparam-se; os núcleos expandem outra vez e assim por diante.

Morfològica você pode olhá-lo acontecer. Você pode olhar de uma célula ou um campo inteiro de 30 pilhas por exemplo.

Nós podemos igualmente mostrar os resultados a nível bioquímico. Nós temos os ensaios que olham se o ADN de uma pilha é danificado; se os caspases estiveram activados e assim por diante. Nós podemos usar este para ver quanto as pilhas recuperaram.

As pilhas da sobrevivência têm algum dano durável?

Há umas rupturas múltiplas no ADN da pilha porque se submetem ao processo de apoptosis. Isto é porque as enzimas que fendem o ADN são activadas.

Uma Vez Que começam recuperar activam mecanismos do reparo do ADN. A Maioria das rupturas no ADN são seladas e das reparos do ADN reparos mais dos problemas.

Contudo, em uma porcentagem pequena das mutações das pilhas persista. Se nós fazemos uma propagação mitotic do cromossoma, nós podemos ver que há as partes que obtem juntado junto que não devem ter e assim por diante.

Estas anomalias cromossomáticas óbvias ocorrem dentro ao redor 1-2% de pilhas da sobrevivência.

Há provavelmente umas mutações mais subtis em uma quantidade maior de pilhas.

Nós podemos ver que funcional há uma quantidade aumentada de transformação oncogenic; aquela é a capacidade das pilhas para overgrow e dos sinais iniciais da transformação em uma pilha do tumor.

Funcional há as mutações que fazem com que estas pilhas actuem como células cancerosas.

Que tipo de pilhas você usou nesta pesquisa e você a pensa é aplicável para outros tipos de pilhas?

Há dois papéis publicados, um descreve o fenômeno nas células cancerosas, e o papel mais recente descreve o fenômeno em um número de tipos diferentes de pilha normal.

A Maioria das experiências no documento com um tipo de linha celular do fibroblasto chamaram pilhas da anti-idade 3T3. Estas não são células cancerosas, mas têm um karyotype normal e são consideradas para ser fibroblasto relativamente normais. Embora cresçam nas culturas, assim que neles não seja perfeitamente normal!

Nós igualmente vimos os resultados nas pilhas preliminares, que são pilhas derivadas imediatamente de um animal. Por exemplo, as pilhas de fígado preliminares são onde você toma o fígado de um rato e cresce suas pilhas. Estas são claramente pilhas normais porque são derivadas directamente dos animais.

Nós vimos o processo nos macrófagos, que são tipos do glóbulo e nas pilhas derivadas do coração. O último é uma observação muito interessante, como nós vemos que uma conseqüência potencial negativa deste processo como as pilhas que saem a recuperação pode ter mutações e pôde se tornar cancerígeno.

Este processo evoluiu provavelmente a fim ser benéfico a um organismo. Esta vontade muito forte a sobreviver pode ser útil nas pilhas que são difíceis de substituir.

Por exemplo, algumas das pilhas auto-não renovam, como os neurônios no cérebro adulto, as pilhas no coração e assim por diante. Estas pilhas são muito difíceis para que um organismo substitua.

E Assim, talvez este mecanismo muito robusto da sobrevivência existe a fim proteger pilhas e tecidos de ferimento permanente devido a uma exposição transiente a algo ruim, como uma toxina ou um produto químico. Parece fazer o sentido que é melhor para pilhas não-renováveis estar vivo, mesmo se são danificados um pouco, um pouco do que para estar inoperante.

A pesquisa foi realizada sobre pilhas nos ratos e ratos, você pensa-a guardarará verdadeiro para pilhas humanas?

Nós observamos o processo em um tipo de pilha humana: estas são uma linha celular humana muito famosa do cancro do colo do útero chamada pilhas de HeLa.

Nós não a temos observado actualmente em pilhas humanas normais, como estas são mais duras obter a posse de. Contudo, as observações em pilhas HeLa junto com pilhas nos ratos e nos ratos fazem-nos optimistas que igualmente ocorrerá em pilhas humanas normais.

Em dados não-publicados nós igualmente vimos o processo acontecer em pilhas da mosca de fruto. Totais, nós pensamos que é provavelmente um processo muito fundamental e é assim muito provável ser conservado em pilhas humanas.

Que benefícios médicos potenciais podiam elevarar em conseqüência deste conhecimento?

Esta é a parte a mais emocionante como nós pensamos que as implicações serão alcance muito largo.

Se nós podemos explicar o mecanismo por que as pilhas sobrevivem a esta exposição transiente a um agente tóxico, a seguir nós podemos imaginar duas maneiras que nós poderíamos derivar um benefício médico.

Se nós desenvolvemos as drogas que aumentaram o processo da sobrevivência, nós poderíamos desenvolver maneiras de poupar os neurônios em doenças degenerativos. Isto podia retardar, parar ou mesmo prender a progressão das doenças tais como Alzheimer, Parkinson, a doença de Huntington e assim por diante.

Podia igualmente haver uns benefícios médicos para terapias do cancro.

Durante o tratamento normal para o cancro, nós usamos a quimioterapia que induz o apoptosis. O problema é nós tem que dar a quimioterapia a seguir remove-a, porque nós não queremos se manter a dar continuamente porque é tóxica. Isto significa que algumas das pilhas podem se submeter a este processo de inverter o apoptosis.

Se nós compreendemos o mecanismo desta reversão suficientemente bem nós podemos poder desenvolver a medicamentação adicional que impediria o mecanismo da sobrevivência da pilha durante a quimioterapia.

Nós somos muito entusiasmado levar a cabo esta pesquisa e explicar o mecanismo que nós podemos então aproveitar para desenvolver maneiras novas para tratar doenças degenerativos e cancro.

Que planos futuros você tem para a pesquisa neste campo?

Há muitas coisas que nós gostaríamos de fazer.

Antes de mais nada, a pesquisa que nós temos feito até agora tudo foi feita fora do animal nas culturas; uma de nossas prioridades máximas é conseqüentemente detectar o processo de reversão da morte celular, que nós nomeamos anastasis, em um organismo vivo.

Nós estamos girando para a mosca de fruto para este porque nós temos ferramentas genéticas muito avançadas para este organismo.

O problema com esta pesquisa é que as pilhas que se submeteram ao olhar do anastasis muito como pilhas normais! Assim é duro dizer se foram com este processo em sua história ou não.

A imagem lactente viva que você pode fazer no prato de cultura, onde você olha as pilhas se submeter ao processo, é muito mais dura de fazer dentro de um animal.

A maneira que nós estamos indo olhar este envolve marcar pilhas de modo que expressem permanentemente a proteína fluorescente verde (GFP).

Nós temos feito este até agora na mosca de fruto, nós igualmente estamos desenvolvendo o mesmo tipo de ferramenta para o rato, e nós arquivamos uma patente provisória nessa aproximação.

Além do que a detecção destes eventos em animais vivos, é igualmente importante para nós explicar o mecanismo do processo.

Nós temos um bom começo de cabeças nesta como a expressão de todos os genes na mosca de fruto examinado, assim que nós podemos olhar quais vão acima e quais vão para baixo durante o processo. Nós podemos igualmente olhar quando os pontos estes eventos ocorrem.

Nós somos actualmente em processo de analisar todos estes dados para determinar que caminhos são activados e quais são neutralizados. Estes estão indo ser os alvos moleculars para as terapias médicas.

Onde podem os povos encontrar mais informação nesta pesquisa?

Podem encontrar mais informação em nosso papel publicado: http://www.molbiolcell.org/content/early/2012/04/23/mbc.E11-11-0926

Sobre o Professor Denise Montell

Denise é um Professor e um Director do Programa Graduado na Química Biológica Na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins.

Denise Montell

Partiu sua carreira ganhando um grau de B.A. com honras em Biochemsistry e Biologia Celular da Universidade Da California em 1983. Então terminou seu Ph.D nas Neurociência na Universidade de Stanford em 1988, sob a orientação do Dr. Corey Goodman.

Realizou o trabalho pos-doctoral com Dr. Allan Spradling na Instituição de Carnegie de Washington. Transportou-se do “a uma posição independente do Associado Pessoal” no Carnegie em 1990.

Desde 1992 foi um membro da faculdade no Departamento da Química Biológica Na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins.

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