Biologer undersøger de molekylære underlag for celler, der genopretter fra randen af ​​programmeret død

Et nyt samarbejde mellem to UC Santa Barbara -laboratorier undersøger den underliggende molekylære mekanisme i en bemærkelsesværdig proces kaldet anastase, et græsk ord, der betyder "at komme til live". Bygger på tidligere arbejde, der viser, at celler kan komme sig fra dødens rand, den nye undersøgelse viser, at anastase er en aktiv proces, der består af to forskellige stadier. Teamets fund fremgår af Journal of Cell Biology .

"Vi vidste allerede, at celler skal transskribere nye gener for at komme sig, "forklarede den tilsvarende forfatter Denise Montell, UCSB's Duggan Professor i Molekylær, Mobil, og udviklingsbiologi. "Så vi profilerede hvert molekyle mRNA i cellerne, da de begyndte at dø og derefter, da de kom sig."

Først, biologerne tilføjede et toksin til vækstmediet for at fremkalde apoptose - en form for programmeret celleselvmord, der er en integreret del af næsten enhver sygdom - og tog cellerne til døden. Derefter udvekslede de mediet for at fjerne induceren og lod cellerne genvinde for en, to, tre, fire, otte eller 12 timer. På hvert trin undervejs, forskerne indsamlede millioner af celler og sekventerede deres RNA'er for at opdage, hvordan deres genetiske profil ændrede sig under denne proces. Montells laboratorium arbejdede med UCSB's Kosik Molecular and Cellular Neurobiology Lab, som udførte RNA -analysen.

Dataene fra RNA -profilerne demonstrerede ikke kun anastaseprocessens aktive natur, men viste også dens to forskellige faser. I løbet af de første fire timer, cellerne undergår massive ændringer i genekspression i forhold til ubehandlede celler. Alligevel ligner celler en time efter genopretning meget mere hinanden end de er på celler efter otte timer, der ligner dem ved 12-timers-mærket.

"Vi fandt også ud af, at selv når celler er på dødens rand, de beriger i hemmelighed overlevelses -RNA'er, "Sagde Montell." Cellerne ved ikke, om tingene bliver bedre eller værre, så de holder fast i nogle overlevelsesmolekyler lige i tilfælde. Så cellerne er klar til at komme sig, selvom de dør. "

Teamet fokuserede på et bestemt pro-survival RNA kaldet snegl, der er beriget på dødens rand. Cellerne laver ikke protein ud af RNA eller nedbryder det; hellere, de holder fast i det. Da forskerne forhindrede sneglens udtryk, cellerne var ude af stand til at overleve.

De opdagede også, at RNA'er induceret i den tidlige fase af anastasen fremmer transkription af andre gener, som gør det muligt for celler at gendanne og begynde at dele sig. I den senere fase, RNA'er ændrer, hvad de laver, og får evnen til at migrere.

"Nogle ting kommer til udtryk under hele genoprettelsesprocessen, herunder angiogeneseinduktorer, der danner nye blodkar, "Montell bemærkede." Dette ligner meget sårheling:celleproliferation eller migration for at udfylde hullet og oprettelsen af ​​nye blodkar for at nære genopretningen.

"Det er godt og godt i en gavnlig normal proces, "Montell tilføjet." F.eks. under et hjerteanfald, når hjerteceller mangler ilt, hvis de kan komme sig, det er gode nyheder. Men når kræftceller gør det samme, det er dårlige nyheder. Kemoterapimedicin og stråling vides at få kræftceller til at gennemgå apoptose. Men anastase kan give dem en måde at hoppe tilbage efter behandling. "

Nu hvor forskerne har beskrevet denne molekylære mekanisme, de er især interesseret i de tidligste faser af genopretning, før celler begynder at transkribere nye gener. De vil også gerne bedre forstå de langsigtede cellulære virkninger af anastase.

"Vi vil vide, om en celle, der er ved at komme sig fra dødens rand, bevarer en permanent epigenetisk hukommelse om oplevelsen, "Montell sagde." Vi vil også finde ud af, om celler, der har oplevet en runde anastase, er mere eller mindre modstandsdygtige over for en efterfølgende runde. Og vigtigst af alt, ligger den mekanisme, vi beskriver i dette papir, til grund for tilbagefald efter kemo- og strålebehandling? "