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Lo studio fornisce la migliore comprensione delle patologie intestinali connesse con ereditato, malattie infettive

“Il confine di spazzola„ - una schiera densamente imballata delle proiezioni barretti barretta chiamate microvilli - coperchi le superfici delle celle che allineano i nostri intestini.

I ricercatori di Vanderbilt University ora hanno scoperto come le celle intestinali sviluppano questa struttura specializzata, che è critica per le sostanze nutrienti assorbenti e la difesa contro gli agenti patogeni. I risultati, pubblicati il 10 aprile nella cella del giornale, rivelano un ruolo per le molecole di aderenza in installazione del confine di spazzola ed aumentano la nostra comprensione delle patologie intestinali connesse con ereditato e malattie infettive.

Agenti patogeni che distruggono la diarrea di causa del confine di spazzola e la morte intestinali - un problema particolare nelle comunità che non hanno rifornimenti idrici sicuri.

“Senza a completamente - confine di spazzola funzionale che ha abbastanza area e capacità di assorbimento, non potete sopravvivere a,„ ha detto Matthew Tyska, Ph.D., professore associato della cella e della biologia dello sviluppo ed autore senior del documento delle cellule. “Le nostre scoperte di scienza di base forniscono una struttura per il pensiero a come gestire la morfologia di superficie intestinale - ed a come ripararla.„

Malgrado il ruolo essenziale del confine di spazzola, la sua installazione è rimanere un mistero. Facendo uso di microscopia elettronica di scansione, Tyska ed il collega postdottorale Scott Crawley, Ph.D., hanno seguito col passare del tempo la generazione del confine di spazzola in un modello epiteliale della coltura cellulare.

Hanno trovato che come i microvilli cominci ad emergere, essi attaccano l'un l'altro ai loro suggerimenti e formano i piccoli cluster del tipo di tepee. Col passare del tempo, questi cluster diventano includono sempre più i microvilli, fino a coprire l'intera superficie delle cellule dai microvilli di altezza costante.

“Questa era realmente l'osservazione fondamentale che ha provocato il resto del progetto - che questi microvilli escono dalla superficie e dal bastone delle cellule insieme ai suggerimenti,„ Tyska ha detto.

Quando i ricercatori hanno esaminato in modo approfondito i micrografi elettronici, hanno veduto i collegamenti del tipo di thread connettere i microvilli ai loro suggerimenti. Uno del loro tessuto intestinale imaged dei collaboratori e trovato gli stessi collegamenti - “un Web delle connessioni„ fra i microvilli, Tyska ha detto.

“Siamo stati eccitati dall'idea che l'aderenza fisica fra i microvilli potrebbe fornire la forza motrice per la coltura e strettamente l'imballaggio del confine di spazzola,„ Tyska abbiamo detto.

I ricercatori hanno sospettato che le proteine nella famiglia di cadherin - molecole calcio-dipendenti di aderenza che permettono che le celle attacchino insieme - potrebbero mediare l'interazione fra i microvilli. Precedentemente avevano usato le tecnologie di proteomics per definire tutte proteine nel confine di spazzola isolato. La lista ha incluso due candidati per aderenza microvillar del suggerimento: protocadherin-24 e protocadherin del tipo di mucina.

In una serie degli studi, il gruppo ha dimostrato che questi due cadherins hanno un ruolo nell'attaccare i microvilli insieme. La riduzione sperimentale di protocadherin-24 del modello della coltura cellulare ha distrutto il confine di spazzola. I microvilli ancora si sono formati, ma non sono stati imballati strettamente ed hanno avuti lunghezze variabili.

“È stata sempre una domanda come i microvilli raggiungono questa lunghezza notevolmente costante,„ Tyska ha detto. “Ora assomiglia alla soluzione è semplice - ottengono legati insieme ai suggerimenti ed uno non può ottenere dopo un altro. È realmente diretto.„

Negli esperimenti biochimici, i ricercatori hanno scoperto che le molecole di cadherin hanno interagito con due proteine dentro i microvilli - una proteina del motore connessa al citoscheletro delle cellule e una proteina del convertitore hanno chiamato il harmonin. Queste connessioni sono state richieste per la localizzazione dei cadherins ai suggerimenti microvillar.

Interessante, il harmonin era stato studiato da altri ricercatori per il suo ruolo nel collegamento delle sporgenze sulla cellula ciliata dell'orecchio interno - una struttura sensoriale in questione nell'audizione. Mutazioni genetiche che rendono non valida la sindrome di Usher di causa del harmonin, un modulo di sordo-cecità ereditata. I pazienti con la sindrome di Usher egualmente hanno caratterizzato male la malattia intestinale.

Tyska ed i suoi colleghi hanno rend contoere che le mutazioni del harmonin potrebbero interrompere l'aderenza microvillar intestinale del suggerimento complessa e destabilizzare il confine di spazzola. In un harmonin mancante del mouse, un modello della malattia di Usher, non hanno trovato il confine di spazzola male formato in alcune parti degli intestini e confine di spazzola in altre aree.

“Pensiamo che i pazienti con Usher che la malattia probabilmente ha emissioni con l'ultrastruttura del confine di spazzola che stanno causando i problemi con omeostasi e piombo ai sintomi intestinali,„ Tyska abbiano detto.

“Facendo la scoperta iniziale di microscopia elettronica, definendo il meccanismo molecolare e poi connettendolo alla malattia umana - che è un trucco di cappello scientifico,„ ha detto.

Tyska ed i suoi colleghi stanno esplorando se un simile complesso adesivo guida il montaggio delle strutture del confine di spazzola in altri tessuti epiteliali, quali i reni.