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Les scientifiques trouvent la voie rapide de manipuler les cils des cellules

Les scientifiques au médicament de Johns Hopkins et à l'université nationale de Tsing Hua dans Taïwan disent qu'ils ont trouvé une voie rapide de manipuler les cils des cellules, les protrusions minuscules et fingerlike qui « ressentez » et détectent leur environnement microscopique. Les expériences, effectuées en cellules de souris, peuvent avancer les efforts des scientifiques pour comprendre non seulement comment les antennes nanosized fonctionnent, mais également comment les réparer.

Un état de leurs découvertes est apparu 30 avril en ligne dans des transmissions de nature.

À quelques exceptions près, la plupart des cellules dans le fuselage ont des cils ou peuvent les élever. Les produits chimiques minuscules de sens d'antenne tels que les hormones et les facteurs de croissance, qui règlent la santé et l'accroissement de cellules. Les cils trouvent également des caractères indicateurs mécaniques et matériels dans le fuselage, tel que la lumière, densité, son et le flux sanguin et l'urine.

Quand les cils fonctionnent mal, une gamme des maladies et des conditions humaines peut se produire. Par exemple, les problèmes avec des cils en cellules de rein peuvent entraîner la maladie rénale polycystic, un état incurable dans lequel les kystes remplis de fluide nuisent le fonctionnement de rein et lequel est conventionnel traité avec la dialyse.

Puisque les cils sont si petits -- 10.000 fois plus petite qu'une cellule -- les scientifiques l'ont longtemps trouvée contester pour serrer leurs outils dans de tels espaces serrés pour les étudier.

« Quand j'étais un postdoc, un collègue dans un laboratoire voisin étudiait des cils, et j'ai espéré qu'en combinant sa connaissance de la biologie des cils avec mes compétences dans le bureau d'études cellulaire, nous pourrions figurer à l'extérieur comment manipuler des cils dans leurs espaces minuscules, » dit Takanari Inoue, Ph.D., professeur de biologie cellulaire à l'École de Médecine d'Université John Hopkins et à un auteur de l'état neuf.

Après des années de travail, il dit qu'ils ont figuré à l'extérieur une voie de manipuler une voie chimique de signalisation dans des cils ces des contrôles comment des molécules sont faites la navette à travers la longueur de la structure minuscule.

Pour la faire, Inoue et ses collègues dans Taïwan ont employé une dimérisation chimiquement inductible appelée d'outil, qui est plus rapide que des efforts pour manipuler la voie en récrivant code génétique des cils. L'outil, essentiellement, est un marieur -- il aide à mailler deux produits chimiques spécifiques ensemble aux sites spécifiques dans une cellule vivante.

Pour l'étude neuve, Inoue et ses collègues ont ajouté une protéine FRB appelé aux cellules des souris développées dans le laboratoire. La protéine de FRB est capable de glomming sur une structure rigide dans des cils, appelé un microtubule, qui agit en tant que chemin de fer, faisant la navette des protéines à travers la longueur des cils.

Alors ils ont ajouté une molécule FKBP appelé aux cellules, qui est fixée à une enzyme qui agit en tant qu'effaceur pour une modification chimique dans le glutamylation appelé de cils. La paire de FKBP et d'enzymes flotte autour de la cellule jusqu'à ce que les scientifiques ajoutent un rapamycin appelé chimique, qui fait obtenir FKBP enfermé aux molécules de FRB dans les cils.

Une fois à l'intérieur des cils, l'enzyme fixée à la molécule de FKBP efface sélecteur la modification de glutamylation à l'intérieur des cils. Elle ignore également d'autres voies de signalisation.

Les scientifiques appellent leur FILET d'arrangement de molécule, pour des modifications goujon-de translation intraciliary de réécriture spatio-temporelle.

En raison de retirer rapidement le glutamylation dans les cils, les scientifiques ont constaté que les molécules ont circulé vers le haut des cils, vers le bout, plus lentement -- environ .3 micromètre par seconde -- avec .4 micromètre par seconde, utilisant une enzyme morte qui n'affecte pas le glutamylation.

« Nous pensons que notre technique est plus rapide que des moyens existants de suivre l'activité de cils et permet à des scientifiques d'atteindre des pièces de cils plus rapidement et plonger dans des modifications chimiques spécifiques pour des certain montants de temps, » indique Inoue.

« Notre système de FILET offre une stratégie neuve pour des modifications avec précision de réglage de microtubule en cellules vivantes. Avec cette approche, il devient possible de comprendre comment les microtubules règlent des fonctions cellulaires et peuvent également servir de voie neuve de traiter les maladies humaines à l'avenir, » dit Yu-Chun Lin, Ph.D., un professeur adjoint à l'institut du médicament moléculaire à l'université nationale de Tsing Hua dans Taïwan.

D'autres maladies affectées par les cils défectueux comprennent un syndrome appelé de Joubert de trouble cérébral, un nephronophthisis appelé de trouble de rein, des rétinites pigmentaires et un inversus appelé de situs d'affection rare, dans lesquels les organes internes du fuselage sont dans l'emplacement inverse de leur position normale.

Les scientifiques ont également constaté que les microtubules dans les cellules de souris qui ne sont pas les cils intérieurs localisés n'étaient pas affectés quand ils ont bricolé avec le glutamylation.

Inoue et ses collègues ont également constaté que la sortie génétique d'une voie de développement Hedgehog appelé (qui est branchée au glutamylation) est diminuée en cellules traitées avec le FILET avec leurs contrôles.

Inoue et ses collègues indiquent qu'ils planification maintenant pour appliquer le FILET aux cellules humaines et pour regarder plus attentivement le processus moléculaire du glutamylation dans les cils. Ils peuvent également employer le FILET pour régler d'autres modifications chimiques dans des cils.