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L'étude fournit une meilleure compréhension des pathologies intestinales liées à hérité, maladies infectieuses

La « bordure de balai » - un choix en masse bourré de microvilli appelés de projections comme un doigt - panneaux les surfaces des cellules qui rayent nos intestins.

Les chercheurs d'université de Vanderbilt ont maintenant découvert comment les cellules intestinales établissent cette structure spécialisée, qui est critique pour les éléments nutritifs absorbants et défendre contre des agents pathogènes. Les découvertes, 10 avril publié dans la cellule de tourillon, indiquent un rôle pour des molécules d'adhésion dans l'ensemble de bordure de balai et augmentent notre compréhension des pathologies intestinales liées à hérité et aux maladies infectieuses.

Agents pathogènes qui détruisent la diarrhée de cause de bordure de balai et la mort intestinales - un problème particulier dans les communautés qui n'ont pas les approvisionnements en eau sûrs.

« Sans a entièrement - bordure de balai fonctionnelle qui a assez de surface et de capacité d'absorption, vous ne pouvez pas survivre, » a dit Matthew Tyska, Ph.D., professeur agrégé de cellule et de biologie du développement et auteur supérieur du papier de cellules. « Nos découvertes de la science fondamentale fournissent un cadre pour penser à la façon régler la morphologie extérieure intestinale - et à la façon la réparer. »

En dépit du rôle essentiel de la bordure de balai, son ensemble est demeuré un mystère. Utilisant la microscopie électronique de lecture, Tyska et boursier post-doctoral Scott Crawley, Ph.D., ont suivi le rétablissement de la bordure de balai au fil du temps dans un modèle de culture de cellule épithéliale.

Ils ont constaté que comme microvilli commencez à apparaître, ils collent entre eux à leurs bouts et forment de petits boîtiers comme un tipi. Au fil du temps, ces boîtiers deviennent comprennent les microvilli de plus en plus, jusqu'à ce que la surface entière de cellules soit couverte par des microvilli de hauteur uniforme.

« C'était réellement l'observation principale qui a provoqué le reste du projet - que ces microvilli sortent de la surface et du bâton de cellules ensemble aux bouts, » Tyska a dit.

Quand les chercheurs ont de manière approfondie examiné les micrographes électroniques, ils ont vu des tiges filetage filetage brancher des microvilli à leurs bouts. Un de leur tissu intestinal imagé de collaborateurs et trouvé les mêmes tiges - une « âme des liens » entre les microvilli, Tyska a dit.

« Nous avons été excités par l'idée que l'adhérence matérielle entre les microvilli pourrait fournir la force d'entraînement pour élever et bourrer fortement la bordure de balai, » Tyska avons dit.

Les chercheurs ont soupçonné que les protéines dans la famille de cadhérine - molécules d'adhésion calcium-dépendantes qui permettent à des cellules de coller ensemble - pourraient négocier l'interaction entre les microvilli. Ils avaient l'habitude précédemment des technologies de protéomique pour définir toutes les protéines dans la bordure de balai d'isolement. La liste a compris deux candidats pour l'adhérence microvillar de bout : protocadherin-24 et protocadherin comme une mucine.

Dans une série d'études, l'équipe a expliqué que ces deux cadhérines ont un rôle en collant des microvilli ensemble. La réduction expérimentale de protocadherin-24 du modèle de culture cellulaire a détruit la bordure de balai. Les Microvilli formaient toujours, mais ils n'ont pas été fortement bourrés et ils ont eu des longueurs variables.

« Elle est toujours étée une question comment les microvilli réalisent cette longueur remarquablement uniforme, » Tyska a dit. « Maintenant elle ressemble à la solution est simple - ils obtiennent attachés ensemble aux bouts et on ne peut pas obtenir à travers des des autres. Il est réellement droit. »

Dans des expériences biochimiques, les chercheurs ont découvert que les molécules de cadhérine ont agi l'un sur l'autre avec deux protéines à l'intérieur des microvilli - une protéine de moteur branchée au cytosquelette de cellules et à un harmonin appelé de protéine d'adaptateur. Ces liens ont été exigés pour la localisation des cadhérines aux bouts microvillar.

Intéressant, le harmonin avait été étudié par d'autres chercheurs pour son rôle en joignant des protrusions sur la cellule de cheveu d'oreille interne - une structure sensorielle impliquée dans l'audition. Mutations génétiques qui désactivent le syndrome d'Usher de cause de harmonin, une forme de sourd-cécité héritée. Les patients présentant le syndrome d'Usher également ont mauvais caractérisé la maladie intestinale.

Tyska et ses collègues se sont rendus compte que les mutations de harmonin pourraient perturber l'adhérence microvillar intestinale de bout complexe et déstabiliser la bordure de balai. Dans un harmonin manquant de souris, un modèle de la maladie d'Usher, ils n'ont trouvé la bordure de balai mauvais formée dans quelques pièces des intestins et aucune bordure de balai dans d'autres endroits.

« Nous pensons que les patients avec Usher que la maladie ont probablement des éditions avec l'ultrastructure de bordure de balai qui posent des problèmes avec l'homéostasie et mènent aux sympt40mes intestinaux, » Tyska ont dit.

« Effectuant la découverte initiale de microscopie électronique, définissant le mécanisme moléculaire et puis le branchant à la maladie humaine - qui est un tour de chapeau scientifique, » il a dit.

Tyska et ses collègues les explorent si un composé adhésif assimilé guide l'ensemble des structures de bordure de balai en d'autres tissus épithéliaux, tels que les reins.