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一种 “主钥匙” 蛋白质将遥远的基因聚集在一起来协调细胞增殖

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12/02/19 |一种 “主钥匙” 蛋白质将遥远的基因聚集在一起来协调细胞增殖

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这种蛋白质的工作原理是形成液滴,将参与相同过程的遥远基因集中在一起。

为了诱导细胞繁殖,一种蛋白质会拉动一些绳子。

一种有助于协调细胞增殖的蛋白质可以通过聚集成微小的液滴来重组基因的包装方式。那些水滴将控制增殖的遥远基因聚集在一起研究人员于 2019年12月2日报告,就像把一条 DNA 项链揉成一团,形成密集的结自然细胞生物学。然后,这些基因可以同步调节。

了解健康细胞的增殖是如何协调的,也可能提供一种阻止癌细胞不受控制扩散的方法,说詹妮弗 · 利平科特-施瓦茨霍华德 · 休斯医学研究所 Janelia Research Campus 的高级组长。

这种蛋白质,YAP,是数百个参与细胞分裂的基因集合的万能钥匙,决定它们何时打开和关闭。但是因为这些基因广泛散布在整个基因组中,以同步的方式控制它们是一个后勤挑战。现在,研究人员已经确定了一种方法,YAP 可以将许多基因结合在一起来指导细胞复制。

通常,YAP 分布在整个细胞中。但是细胞环境的变化会改变细胞内的自由空间量。例如,如果水离开细胞,细胞就会收缩,细胞内的分子就会被挤得更近。这种拥挤会促使 YAP 聚集成相冷凝物 -- 小液滴不会与周围的东西混合,就像水中的油一样。Lippincott-Schwartz 及其同事表示,其中一些液滴是在细胞核中形成的,细胞在细胞核中储存其 DNA。

然后,为了研究这些液滴内部发生了什么,他们使用了一种由 Janelia 组长开发的新型超分辨率显微镜方法刘建民,它可以监控基因在细胞内的包装方式。

研究小组发现,YAP 似乎改变了细胞包装其 DNA 的方式。在这些凝聚物中,YAP 与与增殖相关的基因融合。“YAP 把它们都放在一个地方 -- 它正在重组基因组,” 利平科特-施瓦茨说。“这是我们第一次看到这个。” YAP 是选择性的: 不相关的基因不包括在液滴中。

如果 DNA 链是一条项链,每个基因都是一颗珠子,雅普似乎把这件珠宝揉成一团。与细胞复制相关的基因,也许在项链上相距甚远,聚集在一起,形成集中的缠结。一旦所有人都在同一个地方,他们就可以轻松协调。

在癌细胞中,YAP 过于活跃 -- 它在不应该的时候开启这些细胞增殖途径,使细胞复制失控。但是由于结构的缺乏,YAP 是一种特别难以与药物结合的蛋白质,这项研究的主要作者丹凤 · 蔡说,她也是 Janelia 的。相反,阻止它形成似乎引发细胞增殖的液滴可能是阻止其影响的一种方法。

“在癌细胞中,我们不太清楚是什么触发了液滴的形成,” 利平科特-施瓦茨说。YAP 似乎对失水引起的细胞拥挤有反应,但是什么引发了这种情况还不清楚。现在,该团队正在与国家癌症研究所的研究人员合作,研究肾癌患者细胞中的 YAP。

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引用

蔡丹峰、丹尼尔 · 费利西亚诺、彭东、爱德华多 · 弗洛雷斯、马丁 · 格鲁贝勒、娜塔莉 · 波拉特-希洛姆、沙哈尔 · 苏肯尼克、刘哲和詹妮弗 · 利平科特-施瓦茨。“用于长期 YAP 靶基因表达的 YAP 重组基因组拓扑的相分离。”自然细胞生物学。2019年12月2日在线发布。Doi: 10.1038/s41556-019-0433-z