Pembahagian sel stem asimetri disertai dengan pengasingan histon • Alexander Markov • Berita sains mengenai "Unsur" • Sel stem

Pembahagian sel stem asimetrik disertai oleh penyisihan histon

Pengedaran asimetrik molekul H3 histon lama dan baru dalam dua sel, dibentuk sebagai hasil daripada pembahagian sel stem GSCdikelilingi oleh garis putus-putus). Salah satu daripada sel iniatasa) batang akan kekal; ia dikuasai oleh molekul H3 lama (dilabelkan protein pendarfluor hijau, GFP). Lain (lebih rendah) memulakan jalan pembezaan; ia dikuasai oleh molekul H3 baru (merah, mKO). Asterisk ditandakan sel HUB, yang melekat sel GSC. Anak panah spektrosom adalah struktur yang menghubungkan dua sel terbentuk hasil daripada bahagian asimetri GSC. Imej dari artikel dalam perbincangan Sains

Sel stem mampu divisi asimetris, di mana salah satu daripada sel anak perempuan kekal batang, dan yang lain menimbulkan sel khusus dalam satu jenis atau yang lain. Ahli biologi Amerika mendapati bahawa dengan pembahagian simetri, histones diisih – protein yang DNA dibungkus dalam nukleus sel. Molekul "histon" H3 yang lama, disintesis oleh sel induk sebelum permulaan bahagian asimetri, masuk ke sel anak perempuan, yang masih menjadi batang, dan molekul baru protein yang sama jatuh ke dalam sel pembezaan.Mekanisme yang ditemui seolah-olah berkaitan langsung dengan pemrograman semula sel semasa pembahagian simetri.

Sel stem mempunyai keupayaan unik untuk mengekalkan populasi mereka sendiri secara serentak dan menimbulkan sel-sel yang mengambil jalan pembezaan (contohnya, neuron di masa depan, sel-sel otot atau spermatozoa). Ini dicapai oleh pembahagian simetri, yang mana satu daripada sel anak perempuan mengekalkan semua sifat ibu bapa, iaitu, sel stem, dan yang lain mula mengkhususkan diri.

Banyak fakta menunjukkan peranan penting maklumat epigenetik (lihat Epigenetics) dalam menentukan nasib selular. Pembawa yang paling penting maklumat epigenetik adalah histones (lihat Histone) – protein yang berfungsi dalam eukariota untuk pembungkusan padat dan organisasi bahan keturunan dalam nukleus (lihat Nukleosom). Semasa replikasi DNA, ia adalah "digulung" sementara dari histones, dan kemudian dipanggil semula ke dalamnya, yang dibungkus ke nukleosom. Sehingga kini, ia dianggap bahawa molekul histone di mana molekul DNA ibu bapa telah luka didistribusikan secara rawak di kalangan dua molekul anak perempuan.

Sisa-sisa asid amino dalam molekul histone boleh menjalani pengubahsuaian kimia (metilasi atau asetilasi). "Label epigenetik" ini mempengaruhi aktiviti luka gen pada histologi yang diubah (lihat "Spesifikasi Gen" tidak membenarkan kromosom memecah masuk ke tempat-tempat yang salah, "Unsur", 06/18/2012); Neuron menerima tanda epigenetik dalam pembentukan memori bersekutu. "Elemen", 03/03/2011).

Rupa-rupanya, dalam pembahagian asimetri, sel yang masih menjadi batang mengekalkan maklumat epigenetik yang dimiliki oleh sel induk, manakala sel lain yang memasuki laluan pembezaan mengalami reprogramming dengan mengeluarkan lama dan menggunakan tanda epigenetik baru. Butiran proses ini tetap tidak jelas.

Ahli biologi dari Johns Hopkins University di Baltimore (USA) mengangkat kerahsiaan mengenai mekanisme bahagian asimetri, mengkajinya mengenai contoh sel stem germanium Drosophila males (GERM). Sel-sel GSC adalah mudah kerana mereka duduk di tempat yang jelas di gonad lelaki dan dari masa ke masa mereka membezakan antara mereka membezakan sel – gonialblast (GB), keturunan yang kemudian menjalani meiosis dan menimbulkan sperma.Dua sel anak perempuan, GSC dan GB, dibentuk sebagai hasil daripada bahagian asimetri, kekal bersambung dengan satu sama lain dengan bantuan struktur khas – spektrosom. Oleh itu, pasangan tersebut mudah dikenal pasti di bawah mikroskop.

Penulis memutuskan untuk menguji bagaimana histones diagihkan di kalangan sel anak perempuan di bahagian asimetri. Jika sel anak GSC mengekalkan maklumat epigenetik yang berada di sel stem induk, maka adalah logik untuk mengandaikan bahawa ia adalah "histones" lama di mana DNA dalam sel induk dibalut, dengan semua ciri epigenetiknya ciri sel batang. GB anak perempuan dalam kes ini harus menerima histones baru yang baru disintesis yang boleh dilabel dengan cara yang baru, sama seperti mereka harus dilabelkan dalam gonialblasts.

Untuk menguji andaian ini, penulis menghasilkan lalat transgenik, di mana "lama" (disintesis sehingga pada suatu masa tertentu) histon H3 dan H2B dapat dibezakan daripada "yang baru". Daripada gen histon biasa (H3 atau H2B, masing-masing), dua gen dari histone bertabel dari jenis yang sama dimasukkan ke dalam genom lalat ini: satu dengan tag hijau (GFP) dan yang lain dengan tag merah (mKO). Pada mulanya, gen pertama aktif, yang kedua tidak.Tambahan pula, reka bentuk, yang apabila dipanaskan (kejutan haba) melumpuhkan gen yang pertama dan yang kedua termasuk (lihat. FLP-FRT penggabungan semula) telah ditambah ke dalam genom lalat transgenik. Akibatnya, sel-sel yang terdahulu GSC menghasilkan histone hijau, tetapi jika anda terbang untuk memanaskan, sintesis hijau histone berhenti dan bermula sintesis merah.

Dengan prosedur ini bijak, lalat pemanasan dan raglyadyvaya bawah mikroskop sel-sel testis, berkongsi beberapa jam selepas pemanasan, pencipta telah mendapati bahawa apabila bahagian simetri ke dalam sel anak stem (GSC) jatuh (hijau) molekul terutamanya lama H3 histone, yang DNA luka sel-sel ibu sebelum replikasi. Dalam GB sel anak dibezakan, sebaliknya, adalah novel molekul (merah) H3 disintesis sudah selepas fly guinea tertakluk kepada kejutan haba (lihat. Rajah).

Penulis membuat kesimpulan bahawa, semasa replikasi kromosom, yang mendahului bahagian simetri, salah satu kromatid anak perempuan mendapat histones lama H3, yang lain – baru. Kemudian, semasa pembahagian sel dalam sel stem dihantar ke kromatid histones lama, dan GB – baru.Bagi H2B histon, tidak seperti ini berlaku: molekul lama dan baru histon ini diedarkan di antara kromatid secara rawak. Jika mutasi yang melanggar bahagian asimetri GSC diperkenalkan ke dalam genom (memaksa mereka untuk membahagi simetri, menjana sel-sel stem baru), maka histon H3 juga mula diagihkan di kalangan kromatid dan sel anak perempuan secara chaotically. Pengagihan rawak yang sama H3 diperhatikan dengan pembahagian sel GB simetri.

Rupa-rupanya, penulis mendapati satu mekanisme penting yang membolehkan sel stem, dalam satu tangan, untuk mengekalkan identiti mereka sendiri, dan sebaliknya, dari semasa ke semasa untuk membezakan sel-sel daripada diri mereka sendiri. Molekul histon H3 yang "lama", mesti diandaikan, menanggung tanda epigenetik (pola metilasi atau asetilasi), yang menentukan identiti sel stem. Dengan mengekalkan molekul dengan mereka, sel stem mengekalkan maklumat epigenetik yang mereka perlukan. Molekul histone baru dipindahkan ke sel-sel membezakan, yang mana maklumat lain boleh digunakan.

Kerja ini membuka bidang baru untuk penyelidikan.Ia tetap dapat dilihat sama ada molekul histone lama benar-benar mengekalkan ciri-ciri epigenetik lama sel stem; Adakah pengedaran asimetri ciri-ciri histones dari jenis sel stem lain selain GSC? Akhirnya, saya ingin tahu mekanisme molekul mana yang memastikan pengedaran histones bukan rawak di kalangan sel anak perempuan.

Sumber: Vuong Tran, Cindy Lim, Jing Xie, dan Xin Chen. Bahagian Asimetri Daripada Drosophila Male Germine Menunjukkan Batang Stem Asimetrik Histone Pengagihan // Sains. 2012. V. 338. P. 679-682.

Lihat juga:
1) Tahun sel reprogram, "Unsur", 12/31/2008.
2) Para saintis telah membangunkan kaedah baru untuk mendapatkan sel stem. "Elemen", 11.11.2008.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: