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Los científicos encuentran manera rápida de manipular los cilios de la célula

Los científicos en el remedio de Johns Hopkins y la universidad nacional de Tsing Hua en Taiwán dicen que han encontrado una manera rápida de manipular los cilios de una célula, las partes sobresalientes minúsculas, fingerlike que “asierre al hilo” y detectan su ambiente microscópico. Los experimentos, realizados en células del ratón, pueden avance los esfuerzos de los científicos no sólo de entender cómo las antenas nanosized funcionan, pero también cómo repararlos.

Un parte de sus conclusión apareció 30 de abril en línea en comunicaciones de la naturaleza.

Con pocas anomalías, la mayoría de las células en la carrocería tienen cilios o pueden crecerlos. Las substancias químicas minúsculas del sentido de la antena tales como hormonas y factores de incremento, que regulan salud e incremento de la célula. Los cilios también descubren señales de entrada mecánicas y físicas en la carrocería, tal como luz, gravedad, sonido y el flujo de la sangre y de la orina.

Cuando funcionan incorrectamente los cilios, un alcance de enfermedades y de condiciones humanas puede ocurrir. Por ejemplo, los problemas con los cilios en células del riñón pueden causar la enfermedad de riñón policística, una condición incurable en la cual los quistes llenos de fluido interfieran con la función del riñón y la cual se trate convencional con diálisis.

Porque los cilios son tan pequeños -- 10.000 veces más pequeña que una célula -- los científicos la han encontrado de largo el desafiar para exprimir sus herramientas en tales espacios apretados para estudiarlos.

“Cuando era un postdoc, un colega en un laboratorio vecino estudiaba cilios, y esperaba que combinando su conocimiento de la biología de cilios con mi experiencia en la ingeniería celular, podríamos imaginar cómo manipular cilios dentro de sus espacios minúsculos,” dice Takanari Inoue, Ph.D., profesor de la biología celular en la Facultad de Medicina de la Universidad John Hopkins y un autor del nuevo parte.

Después de años de trabajo, él dice que imaginaron una manera de manipular un camino químico de la transmisión de señales dentro de los cilios esos los mandos cómo las moléculas se van y arriba y abajo del largo de la estructura minúscula.

Para hacerla, Inoue y sus colegas en Taiwán utilizaron una herramienta llamada la dimerización químicamente inducible, que es más rápida que esfuerzos de manipular el camino reescribiendo la clave genética de los cilios. La herramienta, esencialmente, es un casamentero -- ayuda a engranar dos substancias químicas específicas juntas en los sitios específicos dentro de una célula viva.

Para el nuevo estudio, Inoue y sus colegas agregaron una proteína llamada FRB a las células de los ratones crecidos en el laboratorio. La proteína de FRB es capaz de glomming sobre una estructura rígida dentro de cilios, llamado un microtubule, que actúa como ferrocarril, yendo y las proteínas arriba y abajo del largo de cilios.

Entonces agregaron una molécula llamada FKBP a las células, que se sujeta a una enzima que actúe como borrador para una modificación química en los cilios llamados glutamylation. El par de FKBP y de la enzima conecta alrededor de la célula hasta que los científicos agreguen una substancia química llamada el rapamycin, que hace FKBP conseguir atrapado en las moléculas de FRB dentro de los cilios.

Una vez dentro de los cilios, la enzima sujetó a la molécula de FKBP borra selectivamente la modificación del glutamylation dentro de los cilios. También ignora otros caminos de la transmisión de señales.

Los científicos llaman su TIRA de la correspondencia de la molécula, para las modificaciones poste-de translación intraciliary de la reescritura spatiotemporal.

Como resultado rápidamente de quitar el glutamylation en cilios, los científicos encontraron que las moléculas fluyeron encima de los cilios, hacia el extremo, más despacio -- cerca de .3 micrómetro por segundo -- comparado con .4 micrómetro por segundo, usando una enzima muerta que no afecta al glutamylation.

“Pensamos que nuestra técnica es más rápida que medios existentes de rastrear actividad de los cilios y que permite a científicos llegar hasta piezas de los cilios más rápidamente y zambullirse en periodos químicos específicos de las modificaciones con certeza de tiempo,” dice Inoue.

“Nuestro sistema de la TIRA ofrece una nueva estrategia para las modificaciones del microtubule exacto que controlan en células vivas. Con esta aproximación, llega a ser posible entender cómo los microtubules regulan funciones celulares y pueden también servir como nueva manera de tratar enfermedades humanas en el futuro,” dice a Yu-Chun Lin, Ph.D., profesor adjunto en el instituto del remedio molecular en la universidad nacional de Tsing Hua en Taiwán.

Otras enfermedades afectadas por los cilios dañados incluyen un desorden del cerebro llamado síndrome de Joubert, un desorden del riñón llamado nephronophthisis, pigmentosa de la retinitis y un desorden raro llamado el inversus del situs, en el cual los órganos internos de la carrocería están en la situación reversa de su posición normal.

Los científicos también encontraron que los microtubules en las células del ratón que no son cilios interiores localizados no eran afectados cuando se ocuparon vanamente con el glutamylation.

Inoue y sus colegas también encontraron que el rendimiento genético de un camino de desarrollo llamado Hedgehog (que se conecte con el glutamylation) está disminuido en las células tratadas con la TIRA comparada con sus mandos.

Inoue y sus colegas dicen que ahora proyectan aplicar la TIRA a las células humanas y considerar más de cerca el proceso molecular del glutamylation en cilios. Pueden también utilizar la TIRA para controlar otras modificaciones químicas dentro de cilios.