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L'étude offre l'analyse neuve dans la façon dont les cellules protègent par fusible

Les scientifiques ont connu pendant une décennie cette les cellules qui protègent par fusible avec d'autres pour remplir leurs rôles essentiels - tels que des cellules musculaires qui se joignent ensemble pour effectuer des fibres - forment les longues projections qui envahissent le territoire de leurs associés de fusion. Mais comment les polymères minces et souples impliqués dans ce procédé actionnent des protrusions mécaniquement raides a été inconnu.

Dans aujourd'hui en ligne publié d'étude neuve en biologie cellulaire de nature, les scientifiques du sud-ouest d'UT donnent les mécanismes derrière la formation de ces projections, se concentrant sur l'interaction entre deux protéines connues sous le nom d'actine et dynamin. Les découvertes, elles indiquent, offrent l'analyse sur un processus cellulaire principal qui est essentiel pour la conception, le développement, la régénération, et la physiologie des organismes multicellulaires et peuvent éventuellement mener aux demandes de règlement neuves pour une maladie musculaire rare.

La fusion de cellules concerne trois opérations principales, explique le Chef Elizabeth Chen, Ph.D., un professeur d'étude dans les services de la biologie moléculaire et de la biologie cellulaire au centre médical du sud-ouest d'UT dont la recherche se concentre sur ce procédé. D'abord, les molécules d'adhésion réunissent des membranes cellulaires, mais laissent un écartement entre les cellules ; ensuite, une cellule étend les projections fingerlike qui envahissent l'autre cellule ; en conclusion, les soi-disant protéines fusogenic portent les membranes des cellules même plus près du contact et de la fusion.

Pour cette opération moyenne, Chen dit, la recherche de son laboratoire et d'autres a prouvé qu'une actine appelée de protéine joue une fonction clé en formant des projections. Cependant, l'actine forme les polymères souples et minces, connus sous le nom de filaments d'actine, chacun avec un diamètre de seulement 7 nanomètres. Comment ces filaments minces deviennent mécaniquement assez rigides pour éliminer les projections qui envahissent d'autres cellules était peu clair.

Pour la résoudre, Chen et ses collègues ont étudié l'interaction de l'actine avec le dynamin, une protéine qui peut relâcher l'énergie des liaisons chimiques spécifiques trouvées dans toutes des cellules. Un des rôles des dynamin est de pincer hors des vésicules récemment formées qui introduisent la cargaison dans des cellules, en formant une structure autour du « col » des vésicules dépassant dedans de la membrane cellulaire. Bien que les études précédentes aient prouvé que le dynamin et l'actine ont été associés les uns avec les autres en beaucoup de structures cellulaires, comment ils fonctionnent ensemble est demeuré un mystère pendant deux décennies.

Utilisant des cellules musculaires de mouche à fruit comme système modèle, Chen et son équipe ont commencé par observer la fusion de cellule musculaire dans les embryons génétiquement conçue pour ne pas effectuer n'importe quel dynamin fonctionnel. Ils ont trouvé cela sans fonctionnement de dynamin, non seulement pourraient ces cellules plus ne fusionner, ils ne pourraient pas également former les projections normales, proposant que le dynamin joue une fonction clé dans cette opération du procédé.

Les chercheurs avaient l'habitude alors la microscopie pour jeter un oeil plus attentif à la façon dont les protéines épurées de dynamin et d'actine ont agi l'un sur l'autre quand elles ont été mélangées dans les pièces égales. Ils ont constaté que les filaments d'actine ont semblé être dispensés en paquets liés à intervalles régulièrement espacés par dynamin, ce dernier dont des formes une helice quand les molécules multiples de dynamin se réunissent ensemble. Étonnant, plutôt que l'helice de dynamin enroulant autour des filaments d'actine, les filaments grippent au RIM extérieur de l'helice, avec chaque helice captant jusqu'à 16 filaments.

Bien que cette expérience prouve que le dynamin a la capacité de capter et retenir les filaments multiples d'actine dans des paquets plus intenses, Chen dit, les helices entièrement occupées de dynamin sont peu probable à dernier longtemps en cellules, où les sources d'énergie suffisantes qui peuvent faire dissoudre ces structures de dynamin dans différents éléments est abondante. Assez Sure, quand les chercheurs ont ajouté des sources d'énergie au mélange de dynamin-actine, les helices de dynamin se sont séparées, mais pas d'une mode synchronisée. Tandis que les helices entièrement assemblées se brisaient à part, d'autres sont restées - maintenant les paquets d'actine ensemble tout en permettant aux filaments neufs d'émaner des endroits défaits par dynamin. Un procédé si dynamique mène éventuel à la formation des paquets parallèles d'actine interconnectés par multiple, par conséquent davantage augmentant la force mécanique du réseau d'actine, dit Chen. Les expériences en cellules ont prouvé qu'il était critique pour que les cellules forment des projections et protègent par fusible l'actine dynamique empaquetant le procédé avec d'autres cellules.

Bien que Chen et ses collègues aient employé des cellules musculaires en tant que leur système modèle, Chen note que l'effet entre l'actine et le dynamin qu'elles ont découvert ici pourrait jouer une partie fondamentale dans d'autres types de fusion de cellules, comme entre des cellules d'os-resorbing ou entre les cellules immunitaires. Les défectuosités dans ce procédé pourraient également être responsables de certaines affections rares telles que la myopathie centronuclear, une condition en laquelle les cellules musculaires forment les fibres qui sont trop petites. La recherche précédente a prouvé que les mutations génétiques multiples dans le dynamin peuvent entraîner cette maladie.

Nous sommes intéressés à regarder comment les mutations humaines bloquent le procédé de fusion, qui pourrait éventuellement mener aux voies nouvelles d'intervenir et d'aider ces patients. »

Elizabeth Chen, Ph.D., professeur dans les services de la biologie moléculaire et de la biologie cellulaire au centre médical du sud-ouest d'UT