對(duì)于所有動(dòng)物,消除某些細(xì)胞是胚胎發(fā)育的必要部分?;罴?xì)胞在成熟組織中也會(huì)自然脫落。例如,腸壁每隔幾天翻轉(zhuǎn)一次。
生物擺脫不需要的細(xì)胞的一種方法是通過(guò)稱(chēng)為擠壓的過(guò)程,該過(guò)程允許將細(xì)胞從組織層中擠出,而不會(huì)破壞留下的細(xì)胞層。麻省理工學(xué)院的生物學(xué)家現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),當(dāng)細(xì)胞分裂過(guò)程中細(xì)胞無(wú)法復(fù)制其DNA時(shí),就會(huì)觸發(fā)該過(guò)程。
研究人員在線蟲(chóng)秀麗隱桿線蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn)了這種機(jī)制,他們表明哺乳動(dòng)物細(xì)胞可以驅(qū)動(dòng)相同的過(guò)程。他們認(rèn)為擠壓可能是機(jī)體消除癌細(xì)胞或癌前細(xì)胞的一種方式。
麻省理工學(xué)院的戴維·H·科赫生物學(xué)教授,麥戈文腦科學(xué)研究所的成員H.羅伯特·霍維茨說(shuō):“細(xì)胞擠出是海綿,昆蟲(chóng)和人類(lèi)等生物體所使用的一種消除細(xì)胞的機(jī)制。”科赫綜合癌癥研究所,霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員,該研究的資深作者。“擠壓是由DNA復(fù)制失敗驅(qū)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)是出乎意料的,它提供了一種思考并可能干預(yù)某些疾病(尤其是癌癥)的新方法。”
麻省理工學(xué)院的博士后Vivek Dwivedi是該論文的主要作者,該論文今天發(fā)表在《自然》雜志上。論文的其他作者是倫敦國(guó)王學(xué)院的研究員Carlos Pardo-Pastor,麻省理工學(xué)院的研究專(zhuān)家Rita Droste,麻省理工學(xué)院的博士后吉娜·孔,麻省理工學(xué)院的研究生Nolan Tucker,諾華的科學(xué)家和前麻省理工學(xué)院的博士后Daniel Denning,以及倫敦國(guó)王學(xué)院的生物學(xué)教授喬迪·羅森布拉特(Jody Rosenblatt)。
陷入細(xì)胞周期
在1980年代,霍維茨是最早分析一種稱(chēng)為程序性細(xì)胞自殺的科學(xué)家之一,這種程序性細(xì)胞死亡是生物體用來(lái)消除不再需要的細(xì)胞的細(xì)胞凋亡。他使用線蟲(chóng)C. elegans進(jìn)行了發(fā)現(xiàn),線蟲(chóng)是一種細(xì)小的線蟲(chóng),僅包含959個(gè)細(xì)胞。每個(gè)細(xì)胞的發(fā)育譜系是已知的,并且每次胚胎發(fā)育都遵循相同的模式。在整個(gè)發(fā)育過(guò)程中,產(chǎn)生了1,090個(gè)細(xì)胞,并且有131個(gè)細(xì)胞因凋亡而經(jīng)歷了程序性的細(xì)胞自殺。
Horvitz的實(shí)驗(yàn)室后來(lái)證明,如果蠕蟲(chóng)經(jīng)過(guò)基因突變后無(wú)法通過(guò)凋亡消除細(xì)胞,那么這131個(gè)細(xì)胞中的一部分將被細(xì)胞擠壓消除,這似乎可以作為細(xì)胞凋亡的備用機(jī)制。但是,如何觸發(fā)此擠壓過(guò)程仍然是一個(gè)謎。
為了揭開(kāi)這個(gè)謎底,Dwivedi進(jìn)行了一次大規(guī)模篩選,篩選了超過(guò)11,000個(gè)秀麗隱桿線蟲(chóng)基因。他和他的同事們一個(gè)個(gè)地敲低了無(wú)法進(jìn)行細(xì)胞凋亡的蠕蟲(chóng)中每個(gè)基因的表達(dá)。此屏幕使他們能夠鑒定對(duì)于發(fā)育過(guò)程中開(kāi)啟細(xì)胞擠壓至關(guān)重要的基因。
令研究人員驚訝的是,許多需要擠出的基因都參與了細(xì)胞分裂周期。這些基因在細(xì)胞周期的最初階段主要是活躍的,這涉及啟動(dòng)細(xì)胞分裂周期并復(fù)制細(xì)胞的DNA。
進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明,最終被擠出的細(xì)胞確實(shí)開(kāi)始進(jìn)入細(xì)胞周期并開(kāi)始復(fù)制其DNA。但是,它們似乎在此階段被卡住,導(dǎo)致它們被擠出。
標(biāo)簽: 細(xì)胞
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