Zellen haben eine wichtige Entscheidung: Soll Sie zu replizieren oder zu schlafen? Gesunde Zellen können in beide Richtungen gehen. Krebs-Zellen die Replikation Schalter stecken in der “ on “ – position. Jetzt eine Studie von der Universität von Colorado Cancer Center Forscher an der CU Boulder BioFrontiers-Institut und veröffentlicht heute in der Zeitschrift Wissenschaft revolutioniert die herkömmliche Weisheit, wie diese Schalter arbeiten—ein Modell akzeptiert seit 1974 und in aktuellen Lehrbüchern.
Viele biologische Systeme entwickelt haben Möglichkeiten Anpassung Ihrer reproduktiven Verhalten auf Ihre Umgebung. Nehmen Sie wild jackdaws—ökosystem, wenn die Ressourcen begrenzt sind, jackdaws Luke weniger Eier. Natürlich, jackdaws haben, um Einblick in Ihre ökosysteme, um diese Anpassung vorzunehmen. Zellen, die das gleiche tun, mit der Zell-Oberflächen-Rezeptoren handeln, die wie winzige greifen Hände ausstreckt in das ökosystem rund um die Zelle, um zu sehen, was Sie greifen kann. Wenn Sie einen spezialisierten rezeptor/hand schnappt sich ein Wachstumsfaktor-Molekül es relais, die das signal innerhalb der Zelle, sagen die Zelle zu initiieren, einen weiteren Durchlauf durch den Zyklus der zellulären Replikation. Wenn diese Wachstumsfaktoren sind nicht vorhanden, die Zellen geben Sie einen Schlaf-ähnlichen Zustand, genannt Stille.
Seit 1974 haben die Wissenschaftler gedacht, dass Zellen, die die Entscheidung treffen, zu replizieren oder stilllegen, nur in einem kurzen Zeitfenster während der phase des Zellzyklus G1 genannt, als ob die Zellen Ihre go/no-go Entscheidung basiert auf einem snapshot von Ihrer Umgebung. Der aktuellen Studie durch das Labor von Sabrina Spencer, Ph. D., CU Cancer Center Forscher und assistant professor an der CU Boulder-Abteilung Biochemie, zusammen mit Blei-Autor Mingwei Min, Ph. D., ein postdoctoral fellow in Dr. Spencer ‚ s lab, zeigt, dass die Zellen nicht, in der Tat, hängt von einer Momentaufnahme zu entscheiden, ob Sie zu replizieren—es ist mehr wie ein Film.
„Zellen werden kontinuierlich die Integration der Verfügbarkeit von Wachstumsfaktoren,“ Spencer sagt. „Da die Umgebung ständig schwankender, macht es Sinn, dass die Zellen ständig Einblick in Ihre Umgebung während des gesamten Zellzyklus zu aktivieren, passen Sie sich entsprechend.“
Aber nicht die Schuld der Wissenschaftler der 70er Jahre. Die snapshot-vs-movie missverstehen ist eine Funktion alt-vs-neu-Technologie. In den 1970er Jahren, Wissenschaftler nicht sehen konnte, einzelne lebende Zellen und stattdessen musste der untersuchten Populationen von Zellen. Zu sehen, wie Wachstumsfaktoren beeinflussen die Zellproliferation, die Wissenschaftler hatten die Zellen zu synchronisieren, indem Sie Weg Wachstumsfaktoren, um Sie zu zwingen, sich in Ruhe, und dann hinzufügen von Wachstumsfaktoren zurück, um zu sehen, wenn Sie die Replikation initiieren. Was Sie fanden, ist ein „restriction point“, an dem die Zeit nimmt, Wachstums-Faktoren würden nicht mehr anhalten, Replikation, wodurch es scheinen, als wenn das Wachstum Faktor-sensing tritt erst kurz vor der restriction point in G1.
Spencer ist ein Vorreiter im Einsatz einer neuen Technologie namens single-cell-Mikroskopie. Im Grunde, Sie können beobachten, eine einzelne, lebende Zelle, wie es geht über Ihr Geschäft. Dies bedeutet, dass Sie nicht mehr zu synchronisieren, eine population von Zellen und können stattdessen beobachten, wie sich einzelne Zellen in einem unordentlichen population von Zellen über den Replikationszyklus reagieren, um diese Wachstums-Faktoren.
„Die Biochemie, was die Menschen bisher entdeckt haben, ist richtig, aber das timing ist nicht“, sagt Sie. Die Synchronisation durchgeführt, die in früheren Experimenten wischt Zellen bisherigen Erfahrungen von Wachstumsfaktoren—wie das drücken eines reset-Taste—und dann die Bereitstellung von Wachstumsfaktoren, um diese reset-Zellen, die aus es scheinen, als ob Sie nur Sinn, Wachstumsfaktoren, bevor die Beschränkung Punkt in der G1-phase der aktuellen Zelle Zyklus. Aber Spencer hat nicht synchronisieren müssen Zellen und so nicht brauchen, push reset durch Beschränkung auf Wachstumsfaktoren.
Was Sie sah, ist, dass die Zellen erinnern.
Spencer herausgefunden, dass Zellen Sinne Wachstumsfaktoren während Ihrer vorherigen Zellzyklus, so dass wegnehmen Wachstumsfaktoren für eine Stunde zu früh in der vorherigen Zellzyklus resultiert in einem geringeren Prozentsatz von Zellen starten wieder in die Replikation 15 Stunden später.
„Zellen werden ständig Bestandsaufnahme nicht nur zu präsentieren growth factor signaling aber letzten Wachstumsfaktor-Signaltransduktion, als auch,“ Spencer sagt. „In der Regel 80 Prozent der Zellen, sich verpflichten, Replikation, aber mit einer Stunde Unterbrechung des Wachstums-Faktoren, Sie sind es 65 Prozent, mit drei-Stunden-Zeitraffer du bist runter auf 40 Prozent, und mit einer sechs-Stunden-Zeitraffer sind Sie nach unten zu nur 10-20 Prozent machen die Entscheidung für den Wiedereinstieg in den Zellzyklus. Aus einem basic science point of view, das heißt, Sie haben ein Gedächtnis.“
Dieser Speicher scheint verknüpft zu einer Zelle, die rate der protein-Produktion. Wenn Spencer entfernt Wachstums-Faktoren, protein-Produktion wurde drastisch reduziert, und zusammen mit ihm die Produktion eines wichtigen protein namens Cyclin D, die zu einem großen Teil steuert den Eintritt in den Zellzyklus. Mit niedriger Cyclin D (auch ein wichtiges Ziel für anti-Krebs-Medikamente), weniger Zellen gewählt haben, zu replizieren.