Идентифицированы клетки-предшественники, из которых может развиться гепатоцеллюлярная карцинома. Они локализованы в диспластических участках печени, подвергающейся хроническому повреждению. Эти клетки представляют собой самую раннюю стадию онкогенеза, для их прогрессии в опухоль нужно специфическое окружение. В отличие от опухоли, клетки-предшественники имеют собственную аутокринную IL-6 сигнальную систему, необходимую для их роста и прогрессии.

Каждая злокачественная опухоль, вероятно, развивается из единственной клетки-предшественника, получившей вследствие генетических или эпигенетических событий преимущества, позволяющие ей осуществить клональную экспансию. Считается, что наиболее часто встречающийся рак печени - гепатоцеллюлярная карцинома (НСС) развивается как злокачественное перерождение клеток печени, подвергающейся хроническому повреждению и воспалению. Тем не менее до сих пор в пораженных участках печени не находили особых клеток-предшественников, которые могут дать начало развитию раковой опухоли. Авторам удалось решить эту задачу.

Через 8-9 месяцев после единственной внутрибрюшинной инъекции пятнадцатидневным мышам BL/6 хорошо известного канцерогена диэтил-нитрозамина (ДНА) у них обнаруживались узлы НСС. Но гепатоциты, приготовленные из макроскопически нормальной печени, уже через 3 месяца после введения канцерогена вызывали НСС у мышей линии MUP-uPA (с хроническим поражением печени и компенсаторной пролиферацией). После обработки печени ДНА-мышей коллагеназой в препаратах обнаруживались плотные агрегаты гепатоцитов, меньших по размеру чем обычные гепатоциты. Они появлялись через 3 месяца, а через 5 их количество ещё возрастало. В клетках агрегатов наблюдалась усиленная экспрессия по крайней мере трех маркеров НСС, что отличало их от обычных гепатоцитов и клеток редких агрегатов из печени мышей не инъецированных ДНА.

При введении меченых зеленым флюоресцирующим белком клеток из ДНА агрегатов в селезенку мышей MUP-uPA развивались флюоресцирующие типичные НСС. У мышей BL/6 в аналогичных условиях НСС не развивались. Но если BL/6 предварительно подвергали воздействию ретрорзина (retrorsine), подавляющего пролиферацию гепатоцитов, а затем CCl₄ чтобы вызвать поражение печени и компенсаторную пролиферацию, у них также развивались НСС. Важно, что в отличие от трансплантации клетами из сформировавшихся НСС, когда опухоли вырастают во многих органах, в данном случае они образовывались только в печени. Это означает, что в печени ДНА-мышей присутствуют клетки-предшественники НСС (НСС progenitor cells, HcPC), а для их прогрессии в НСС требуется соответствующее окружение.

В HcPC-содержащих агрегатах наблюдались как CD44⁺, так и CD44^- клетки. Известно, что стволовые клетки НСС имеют фенотип CD44⁺. Опухоли вызывали только CD44⁺ клетки HcPC.

По профилю транскрибируемых генов HcPC оказались похожими на бипотентные гепатобиллярные клетки-предшественники. Однако последние туморогенностью не обладали. Показано также, что HcPC-содержащие агрегаты возникают в предраковых диспластических скоплениях поврежденных гепатоцитов, о которых было неясно, являются ли они предраковыми, или это не связанная с раком реакция печени на повреждения. Гибридизация in situ и иммуногистологическое исследование показали, что индуцированные ДНА диспластические скопления и ДНА-индуцированные агрегаты содержат клетки, активно экспрессирующие интерлейкин 6 (IL-6). С целью выяснить, насколько важна аутокринная продукция IL-6 для ранних стадий прогрессии HcPC, HcPC были выделены из обработанных ДНА мышей дикого типа и мышей IL6^-/-. Такие НсРС вводили мышам MUP-uPA и наблюдали развитие НСС в течение пяти месяцев. Отсутствие IL-6 снижало количество опухолей и их размеры в 2-3 раза. Аналогичные последствия имело и подавление экспрессии IL-6 с помощью специфической shРНК, введенной в HcPC с помощью лентивирусного вектора.

Результаты, полученные на мышах, удалось подтвердить на клиническом материале. В диспластических локусах печени пациентов больных гепатитом С наблюдалась экспрессия IL-6, которая практически отсутствовала в здоровой печени и в непораженных участках печени больных.

Таким образом обнаружены клетки-предшественники HcPC, из которых в определенных условиях может развиться НСС. Они образуются, вероятно, из дедифференцированных гепатоцитов. В отличие от уже начавшегося канцерогенеза, когда опухоль нуждается в паракринной стимуляции IL-6, продуцируемого окружающими клетками, HcPC имеют аутокринную сигнальную систему IL-6, которая стимулирует их рост in vivo и прогрессию в опухоль. Эта ауторегуляторная система работает на самых ранних стадиях онкогенеза. Она может быть общей для различных раков. Поэтому нарушающие ее работу фармакологические препараты могут быть полезны для предотвращения рака, в частности НСС, которая часто обнаруживается на стадиях, когда современные терапевтические средства уже неэффективны.


Источник: He G, Dhar D, Nakagawa H, Font-Burgada J, Ogata H, Jiang Y, Shalapour S, Seki E, Yost SE, Jepsen K, Frazer KA, Harismendy O, Hatziapostolou M, Iliopoulos D, Suetsugu A, Hoffman RM, Tateishi R, Koike K, Karin M. Identification of Liver Cancer Progenitors Whose Malignant Progression Depends on Autocrine IL-6 Signaling. // Cell 2013: V. 155, P. 384–396.

Подпись к рисунку: Для прогрессии клеток-предшественников в гепатоцеллюлярную карциному необходима их аутокринная IL-6 сигнальная система. Вверху – печень мыши после трансплантации клеток-предшественников дикого типа. Внизу - печень мыши после трансплантации клеток-предшественников, дефектных по IL-6. Стрелками обозначены опухоли.

---

Поблагодарили (4): Newsline, Vadim Sharov, aivanov, vladimirchi

Некоторое время назад в редакции журнала Nature появилось крайне необычное письмо. Его автор – 38-летний профессор нейробиологии, - рассказал о том, как два года назад его коллега-нейробиолог выяснил причины его прогрессирующего недуга и поставил ему диагноз: болезнь Паркинсона. После года молчания автор решил раскрыть свой диагноз коллегам и, в конце концов, сделал свой непростой опыт достоянием широкой общественности: письмо было опубликовано в последнем выпуске Nature.

«Около года назад, я оказался на светском ужине полном знаменитостей и состоятельных людей. Я – молодой профессор одного из ведущих университетов (США), и, вместе со своей женой, был приглашен повращаться и непринужденно поболтать с благотворителями нашего института. Для постороннего наблюдателя моя карьера казалась восходящей. Напряженно и c энтузиазмом проработав в науке всю свою взрослую жизнь, я обеспечил себя работой своей мечты в качестве лидера независимой лаборатории нейробиологии.

Я встретил бизнесмена, который имел серьезно больного родственника. Он повернулся ко мне и сказал: “Вы – нейробиолог. Что вы знаете о болезни Паркинсона?” Я резко бросил взгляд чтобы найти глаза моей жены, но она была увлечена другим разговором. Я должен был выдержать паузу чтобы собраться мыслями перед тем как ответить. Потому что я хранил тайну.

Тайна, которую я не сказал ни единому из своих коллег, заключалась в том, что я сам болен болезнью Паркинсона…

Все глаза были устремлены на меня в ожидании услышать мои мысли о болезни. Я хотел сказать коллегам через что я прошел. Хотел посмотреть в глаза бизнесмена и сказать: “Занятно, что вы задали мне этот вопрос. Я не только нейробиолог, но и болею Паркинсоном”. Я хотел засмеяться и начать красноречивый монолог, который придал бы личный окрас нейрологическому заболеванию. И хотел заключить, сказав: “Вот почему столь важны фундаментальные исследования мозга!”

Но не сказал.

Вместо этого, я холодно описал патологию и симптомы Паркинсона. Это была интеллектуально занятная беседа, но не общение которое могло бы быть. И это стало одной из главных причин по которой я решил перестать прятаться.»

Описав историю своей болезни, как всегда - столь неожиданной, своих будней, когда приходится сидеть на руках, чтобы не дать никому заметить их дрожания, и своих переживаний и мыслей о будущем, автор обращается к читателю, которому может пригодиться его опыт.

Остается горячо пожелать удачи ему и всем тем, кто продолжает работать, несмотря на свой недуг.

Автор ведет блог:
http://parklifensci.blogspot.fr/

ему можно написать:
parklifensci@gmail.com

Текст письма можно найти на сайте журнала Nature:
http://www.nature.com/news/neuroscience-my...inson-s-1.14084

На рисунке:
Человек с болезнью Паркинсона. Болезнь носит хронический и необратимый характер - в следствии гибели нейронов среднего мозга, которая приводит, в первую очередь, к двигательным нарушениям. Если развитие болезни не остановить, она может затронуть и процессы мышления.
Источник рисунка - википедия.

---

Поблагодарили (11): inview, Yuly, epsylonit, DKor, Ponyatovskaya, DaDa-Bu, Replikant, campus, Nik-AD, murus, Squaw

С целью связать классическую модель инициации транскрипции с противоречащими ей данными авторы применили разработанную ими ранее систему анализа последовательностей ДНК, взаимодействующих с определенными белками (ChIP-exo). Проведенное с помощью этой системы полногеномное картирование промоторов позволило предложить обобщенную схему инициации транскрипции у низших и высших эукариот РНК-полимеразами II и III, на классических и “без-TATA” промоторах, кодирующих генов и некодирующих последовательностей ДНК.

Геном человека транскрибируется на многих участках, и лишь малая доля из них – кодирующие последовательности. Классическая концепция инициации транскрипции предусматривает как первый этап взаимодействие TBP (TATA-box binding protein) с TATA-box промотора. Затем TBP образует комплекс с фактором транскрипции TFIIB, и TFIIB узнает фланкирующие последовательности BRE_u и BRE_d (TFIIB-recognition elements, upstream и downstream). TFIIB совместно с TFIIF мобилизуют РНК-полимеразу и обеспечивают ее посадку на сайт инициации транскрипции INR. Такая схема инициации транскрипции предполагается для всех трех РНК-полимераз эукариот (I, II и III). Однако это очень упрощенная схема. Так, канонический TATA-box имеется лишь в ~ 10% промоторов генов человека, остальные классифицированы как “без-TATA” промоторы. У ряда эукариот, в том числе у многоклеточных, основные факторы транскрипции могут предварительно быть собраны на промоторах. РНК-полимераза II мобилизуется для транскрипции, но может затормозить через 30-50 пар оснований после сайта инициации.

С целью связать классическую модель инициации транскрипции с противоречащими ей данными авторы применили разработанную ими ранее систему анализа последовательностей ДНК, взаимодействующих с определенными белками (ChIP-exo). Она позволяет проводить анализ с точностью до одного нуклеотида. ChIP-exo включает иммунопреципитацию фрагментированного хроматина с антителами против определенных белков, последующую обработку препарата экзонуклеазой λ и высокоэффективное секвенирование ДНК. Ранее эта система была успешно использована для исследования комплексов инициации транскрипции у дрожжей.

При анализе генома клеток К562 идентифицировано 159.117 сайтов связывания TFIIB, 36% из которых соответствовали описанным транскрипционным доменам. В клетках HeLa S3, HepG2 и MCF7 сайтов связывания TFIIB оказалось еще больше. Из них только ~ 5% имели отношение к генам, с которых считывалась мРНК. Остальные относились к не-полиаденилированным и некодирующим транскриптам. Из 8.364 участков, связанных с транскрипцией мРНК, примерно в 85% случаев обнаруживалась последовательность, отличающаяся от консенсусного TATA-box (TATAWAWR) на 0-3 нуклеотида. Однако полное соответствие имело место лишь в менее чем 3% случаев. Такие TATA-подобные последовательности почти всегда были фланкированы BRE_u- и BRE_d-подобными последовательностями, отличающимися от консенсусов тоже на три или менее нуклеотидов. Сходные закономерности наблюдались и для остальных не связанных с транскрипцией мРНК более чем 150.000 сайтов связывания TFIIB.

За немногочисленными исключениями, промоторы генов тРНК классифицированы как “без-TATA”. В них фактор инициации TFIIIС узнает специфическую последовательность ниже точки начала транскрипции, и локализует фактор TFIIIВ выше этой точки на последовательности, лишенной видимой специфичности. Затем происходит связывание РНК-полимеразы III и формируется комплекс инициации. Оставалось непонятным, как TFIIIВ находит нужный участок, лишенный TATA-box. В данной работе показано, что в 386 генах тРНК ТВР связывается примерно на 21 нуклеотид выше начала гена так же, как свойственно промоторам РНК-полимеразы II. Еще на ~ 18 нуклеотидов выше почти во всех случаях обнаружен TATA-подобный участок, фланкированный BRE-подобными последовательностями. Ядерные элементы промоторов РНК-полимеразы II и РНК-полимеразы III оказались очень похожими.

Результаты полногеномного картирования с разрешением до одного нуклеотида позволяют предложить общую модель инициации транскрипции у дрожжей и человека, для РНК-полимеразы II и РНК-полимеразы III, для транскрипции с TATA-содержащих и без-TATA промоторов, транскрипции мРНК и некодирующих РНК. Ядерные элементы промоторов представляются достаточно большими для их специфического узнавания (у человека ~ 43 нуклеотида), но они организованы в большинстве случаев так, чтобы обеспечивать невысокий “базовый” уровень транскрипции, а ее итоговая эффективность зависит от активирующих факторов. Авторы нашли комплексы инициации транскрипции для 25% из ~ 24.000 кодирующих генов человека и примерно в 18 раз больше комплексов для некодирующих последовательностей. Пока остается неясным, как регулируется транскрипция некодирующих последовательностей и для чего они нужны.


Источник: Venters BJ, Pugh BF. Genomic organization of human transcription initiation complexes. // Nature. 2013; V. 502: P. 53-58.

Подпись к рисунку: Схема строения ядерного элемента промотора. Обозначения см. в тексте.

---

Поблагодарили (5): Vadim Sharov, Newsline, inview, NMR-guy, femol

Процесс репарации ДНК инициирует локальный арест транскрипции и деградацию гистонов, предотвращая синтез дефектных молекул и освобождая хроматин для работы ферментов. Работа парижской группы из Института Кюри показывает, что клетки (в данном случае – человека) используют остроумный механизм для быстрого восстановления транскрипции исправленного хроматина (S. Adam et. al., Cell, 2013). Согласно работе, разборка нуклеосом и деградация гистонов в поврежденном участке привлекает гистоновый шаперон HIRA, который, в свою очередь, приносит новые молекулы гистонов специального типа - H3.3. Таким образом, процесс репарации сопровождается “переодеванием” исправляемой ДНК.

В отличие от канонической формы гистона H3, H3.3 является маркером активной транскрипции и его загрузка на восстановленный хроматин стимулирует локальную транскрипцию. Возможно, таким образом клетка компенсирует простой в работе транскрипции в данном участке и, во всяком случае, синхронизирует репарацию с подготовкой хроматина к новому старту экспрессии генов.

На рисунке:
Шаперон HIRA приносит гистон H3.3 к поврежденному участку хроматина. Стрекла на верхних панелях указывает место облучения ультрафиолетом, повреждающим хроматин. EU – окрашивание участков активной транскрипции - позволяет наблюдать за реактивацией транскрипции in vivo.

---

Поблагодарили (3): DaDa-Bu, Vadim Sharov, Yuly

Изучение спектра мутаций гена АРС и их комбинаций в 630 опухолях спорадического колоректального рака выявило ряд закономерностей. В частности, проксимальная и дистальная формы рака характеризуются различным набором мутаций. Полученные данные позволяют заключить, что генотипы АРС демонстрируют тонкую настройку комбинаций биаллельных мутаций, позволяющих “оптимально” преодолеть порог активации сигнального пути WNT/β-катенин, который различен при различных формах рака.

Белок, кодируемый геном АРС (adenomatous polyposis coli) имеет в клетке несколько функций, из которых для онкогенеза важна его активность как негативного регулятора сигнального пути WNT/β-катенин. Биаллельные соматические мутации АРС встречаются в большинстве случаев спорадического колоректального рака. Однако, спектр генотипов АРС “оптимальных” для развития определенных форм рака, их связь с клинико-патологическими характеристиками заболевания оставались неизученными.

Авторы провели широкомасштабное исследование мутаций гена АРС в 630 опухолях: в 273 проксимальных, 198 дистальных раках толстой кишки и 159 раках прямой кишки с помощью прямого секвенирования. С помощью анализа мононуклеотидных полиморфизмов анализировали также потерю всего гена или его части в одном из аллелей (LOH – loss of heterozygosity). Мутации, “калечащие” белок, наблюдались в 75% случаев. Из них 56,8% были нонсенс-мутации, 39% делеции или вставки, сбивающие или не сбивающие рамку трансляции, и 4,2% мутации по сайтам сплайсинга. Кроме того, в 6,8% случаев обнаружены миссенс-мутации. LOH обнаруживались в 32,1% опухолей. В 83,2% случаев LOH была ассоциирована с “калечащими” мутациями во втором аллеле, а в раках без LOH наблюдался избыток случаев с двумя “калечащими” мутациями. В редких случаях (2,7%) наблюдалось три мутационных события (3 мутации или 2 мутации+LOH).

51,9% “калечащих” мутаций локализовалось в гипермутабельной области между кодонами 1285-1581, которая составляет лишь 10,6% кодирующей последовательности АРС. И в ней обнаруживаются особо “горячие” кодоны. Найдено также семь новых “горячих” зон в 5'-направлении от гипермутабельной области. Распределение мутаций оказалось не случайным. Так, если одна из них находились в гипермутабельной области, то другая обычно в 5'-положении от неё или представляла собой LOH.

Особо мутабельные области оказались различными для проксимальной и дистальной форм рака. Для проксимальной такая область располагалась между кодонами 1411-1581, а для дистальной - между кодонами 1282-1494. Указанные формы рака различались и по некоторым другим молекулярным признакам. Показано также, что соматические мутации при спорадическом колоректальном раке “подбираются” в комбинациях, “оптимальных” для повреждения доменов, критичных при регуляции сигнального пути WNT/β-катенин. Вероятно, даже умеренная модуляция этого пути может сопровождаться противоопухолевым эффектом. Поэтому целесообразно разрабатывать ингибиторы различных этапов пути как будущих эффективных лекарственных средств.


Источник: Christie M, Jorissen RN, Mouradov D, Sakthianandeswaren A, Li S, Day F, Tsui C, Lipton L, Desai J, Jones IT, McLaughlin S, Ward RL, Hawkins NJ, Ruszkiewicz AR, Moore J, Burgess AW, Busam D, Zhao Q, Strausberg RL, Simpson AJ, Tomlinson IP, Gibbs P, Sieber OM. Different APC genotypes in proximal and distal sporadic colorectal cancers suggest distinct WNT/β-catenin signalling thresholds for tumourigenesis. //Oncogene. 2013; V. 32: P. 4675-4682.

Подпись к рисунку: Распределение соматических мутаций гена АРС в 630 спорадических колоректальных раках. Мутации, “калечащие” белок и миссенс мутации, их частота показаны выше и ниже оси Х соответственно.

---

Поблагодарили (3): LMP, Vadim Sharov, natpo2002

Работа Франка Oyри и его коллег из Колумбийского университета Нью-Йорка раскрывает еще один аспект удивительной связи между телом матери и зреющего плода, довольно неожиданный: согласно работе, гормон костной ткани остеокальцин направляет развитие мозга плода. С первых недель беременности материнский гормон проникает через плаценту в тело эмбриона, минует гемато-энцефалический барьер и попадает в мозговой ствол, средний мозг и гиппокамп. Пока тело эмбриона не начнет синтезировать остеокальцин самостоятельно, материнский гормон стимулирует выработку основных нейротрансмиттеров - дофамина и серотонина. Отсутствие остеокальцина в теле матери приводит к массовой гибели клеток мозга эмбриона и, в последствии, к серьезным нейро-дегенеративным заболеваниям. Однако нарушения можно предотвратить инъецируя остеокальцин на стадии беременности.


Авторы показывают, что гормон регулирует деятельность мозга и самой матери, снижая уровень тревоги и депрессии, и усиливая процессы обучения и памяти. Возможно, подобный эффект гормон оказывает и на мозг плода! Так, внешне инертный и безжизненный скелет оказывается важнейшим органом секреции, который рождает еще одну связь тела матери и зреющего плода.

Работа:
http://www.cell.com/abstract/S0092-8674(13)01073-8

---

Поблагодарили (2): Pharmaсol, Leysan

Впервые проведен поиск генов, связанных с онтогенезом с помощью скринирования РНК-интерференцией всех генов, транскрибируемых в физиологических условиях в процессе формирования эпидермиса мыши. Параллельно с помощью этого подхода исследовались аномалии, имеющие место при развитии рака кожи. Примененная система показала высокую эффективность как для исследования нормального онтогенеза, так и для поиска потенциальных онкогенов. Выявлен ряд новых генов, которые могут быть связаны со злокачественной трансформацией.

Традиционные исследования функционирования генов в организмах проводятся путем искусственного выключения гена или усиления его экспрессии. Применение РНК-интерференции с помощью введенных в клетки shРНК, связывающихся с мРНК и разрушающих их, позволяет в той или иной мере подавить экспрессию целевых генов. “Полногеномная” РНК-интерференции с применением полного набора shРНК против всех мРНК, способная блокировать работу всех генов организма до сих пор проводилась на культурах клеток.

Авторы впервые осуществили такой подход на мышиных эмбрионах. Это позволило провести эксперименты в естественных физиологических условиях, когда на развитие клеток и тканей влияют взаимодействия с другими клетками, тканями, органами. Они сравнили экспрессию генов в формирующемся эпителии кожи в норме и при развитии немеланомного рака кожи. На ранней стадии развития эмбриона (9,5 дней) в амниотическую жидкость вводили полную “библиотеку” из 77.717 shРНК, перекрывающую 15.991 ген мыши. “Библиотека” была упакована в лентивирусные векторы, которые обеспечивали доставку shРНК в делящиеся клетки эмбриона и интеграцию в геном. Через сутки и через 9 суток выделяли ДНК из эпидермальных клеток эмбрионов и сравнивали представленность в них последовательностей shРНК с помощью количественного секвенирования.

В экспериментах анализировались гены, участвующие в нормальном развитии эпидермиса у контрольных животных и гены, связанные с развитием немеланомного рака кожи мышей, у которых в эпидермисе селективно включался онкогенный мутантный ген Hras1. Сравнение результатов полученных на этих двух моделях выявило как ожидавшиеся, так и новые гены, регулирующие формирование эпидермиса у эмбрионов. Идентифицировано ~1.800 генов, требующихся для нормального формирования эпидермиса и ~160 генов кандидатов на участие в онкогенезе. Среди последних оказались ожидаемые, например Raf1, Mek и Akt, следующие после Ras в сигнальном пути, но, что примечательно, не оказалось GEFs и GАРs, находящихся выше Ras. Как возможные активаторы онкогенеза были идентифицированы также гены Pawr, Ccnc, Mllt6. Среди ожидаемых онкогенов оказался и ген бета-катенина, об активации и участии которого в онкогенезе как компонента сигнального пути Wnt было известно. Парадоксально, что он оказался среди негативных регуляторов нормального формирования эпидермиса. Он участвует в регуляции контактного торможения клеток. Это его альтернативная функция, не связанная с сигнальным путем Wnt.

Полученные результаты хорошо воспроизводились на животных при подавлении соответствующих генов индивидуальными shРНК и в экспериментах с подавлением этих генов в культурах клеток. В частности, подавление генов CTNNB1 или MLLT6 индивидуальными shРНК в культуре клеток плоскоклеточной карциномы человека резко понижало частоту и увеличивало время развития опухолей после трансплантации этих клеток мышам.

Разумеется, идентифицированные в данной работе потенциальные онкогены, их функции в онкогенезе нуждаются в дополнительном исследовании. Тем не менее ясно, что разработанная авторами система полногеномного скрининга в физиологических условиях снимает многие возможные артефакты, которые могли бы повлиять на результаты и выводы.


Источник: Beronja S, Janki P, Heller E, Lien WH, Keyes BE, Oshimori N, Fuchs E. RNAi screens in mice identify physiological regulators of oncogenic growth. // Nature. 2013; V. 501: P. 185-190.

Подпись к рисунку: Доставка shРНК в клетку с помощью лентивирусного вектора и механизм РНК-интерференции в клетках млекопитающих.

---

Поблагодарили (4): Newsline, Vadim Sharov, DaDa-Bu, Leysan

Комплексы дыхательной цепи (I, III и IV) способны объединяться в агломераты – респирасомы, - раскрывающие потенциал активности ферментов и снижающие утечку электронов и образование активных форм кислорода. Работа Сары Кольяти и ее коллег из университета Падуи показывает, что сборку респирасом можно регулировать меняя ни больше ни меньше как форму митохондриальных крист.

Ферменты дыхательной цепи - целая фабрика во внутренних мембранах митохондрий: более 70 белковых цепей, связанных с группами гема, флавин-нуклеотидами, железо-серными кластерами, ионами меди, формируют конвеер массой в 1.5 MDa, организованный в четыре плавучих цеха - ферментативные комплексы I-IV. Три из них - I, III и IV, - представляют собой электрические насосы протонов, создающие градиент, превращаемый в конечном счете в энергию АТФ.

Одним из самых удивительных и неразгаданных свойств насосов является их способность объединяться в одно целое – респирасомы. Явление это малозученное, но известно, что респирасомы образуются при помощи вспомогательных белков и только на время, распадаясь снова, а их состав и стехиометрия постоянно меняются (I-III-IV, (III)2-(IV)2 и др.). Формирование респирасом увеличивает эффективность переноса электронов комплексов и играет важную роль в биогенезе дыхательной цепи: комплекс I, наибольший из насосов (до 46 субъединиц, 850 kDa), собирается исключительно в составе суперкомплексов.

Что движет образованием и распадом этих агломератов? Группам Хосе Энрикеса и Луки Скоррано удалось связать формирование респирасом с одной из самых необычных особенностей митоходрий – формой их внутренних мембран, сложенных в длинные выросты, кристы. Манипулируя белком Opa1, придающего кристам их уникальную форму (на рисунке), авторы показали, что, cглаживание митохондриальных мембран провоцирует распад суперкомплексов на отдельные комплексы-насосы. К аналогичным последствиям приводят факторы апоптоза – альтернативный способ изменить форму крист. Как следствие, независимо от способа разглаживания крист, комплексы пересают работать в полную силу и останавливается их биогенез. Следующим шагом будет понять механизм того, как форма внутренней мембраны определяет супрамолекулярную организацию растворенных в ней белков.

Работа в открытом доступе: http://www.cell.com/abstract/S0092-8674%2813%2901026-X

На рисунке: Cхематическое изображение результатов работы. Белок Opa1 скрепляет мембранный вырост у основания, формируя тем самым кристу. Отстутствие Opa1 приводит к исчезновению крист, провоцируя разборку респирасом на одтельные комплексы дыхательной цепи и, как следствие, снижает эффективность дыхания.

---

Поблагодарили (6): epsylonit, DK., vladimirchi, Vadim Sharov, DaDa-Bu, kasumov eldar

Показано, что активирующие тирозинкиназную функцию EGFR мутации, часто наблюдающиеся при раке легких, ослабляют его способность как молекулы-донора при димеризации, необходимой для ферментативной активности. Функцию донора в раковых клетках выполняет преимущественно молекула EGFR дикого типа. Полученные результаты показывают перспективность создания лекарственных препаратов, блокирующих димеризацию.

Ряд членов семейства рецепторных тирозинкиназ эукариот известен как драйверы онкогенеза, связанного с их усиленной экспрессией или с активирующими мутациями. Для включения протеинкиназной активности одного из самых известных онкогенов - рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) требуется асимметричная димеризация двух его молекул. Молекула-донор влияет на конформацию молекулы-акцептора и переводит ее в активное состояние. Онкогенное действие EGFR связано с активирующими мутациями. Влияние мутаций, активирующих тирозинкиназный домен EGFR на механизм асимметричной димеризации не было изучено.

Активирующие соматические мутации EGFR наблюдаются во многих случаях рака легких. Чаще всего это делеция четырех аминокислотных кодонов (LREA) в экзоне 19 или точечная мутация (L834R) экзоне 21. Они затрагивают каталитический домен и усиливают тирозинкиназную активность EGFR. В то же время при этом повышается чувствительность к ингибиторам тирозинкиназы, и лечение больных с их помощью на первых порах проходит весьма успешно. Но затем развивается резистентность, чаще всего связанная со второй мутацией в каталитическом домене (T766M), которая усиливает аффинность к АТФ и еще больше усиливает тирозинкиназную активность EGFR. Но несмотря на сильно повышенную каталитическую активность, и мутант L834R, и двойной мутант L834R/T766M нуждаются в димеризации для активации.

Авторы изучили, как различные комбинации донора и акцептора влияют на активность EGFR. В то время как мутанты были неактивны, совместная экспрессия в клетке L834R или L834R/T766M с EGFR дикого типа резко усиливала их аутофосфорилирование по сравнению с EGFR дикого типа. Таким образом, раковые мутации усиливают функцию EGFR как акцептора, но ослабляют функцию донора. Это может быть связано с аллостерическим влиянием конформации активного центра на интерфейсный участок донора. Авторы показали также, что функцию донора для мутантов может выполнять и родственный EGFR белок ErbB2. Такая кооперация объясняет присутствие в раковых клетках наряду с мутантным EGFR белка дикого типа и частое присутствие ErbB2.

Обнаруженный в данном исследовании феномен объясняет, почему результаты доклинических испытаний, когда в клетки вводится только мутантный ген, могут не подтвердиться клинической практикой. Полученные результаты показывают возможность создания новых клинически эффективных препаратов, нарушающих конформацию EGFR как донора. Это позволит усовершенствовать тактику лечения рака, применяя новые препараты в комбинации с традиционными ингибиторами киназ.


Источник: Red Brewer M, Yun CH, Lai D, Lemmon MA, Eck MJ, Pao W. Mechanism for activation of mutated epidermal growth factor receptors in lung cancer. // Proc Natl Acad Sci U S A. 2013; V. 110: P. E3595-3604.

Подпись к рисунку: Мутанты EGFR, наблюдающиеся при раке легких, теряют способность быть донорами в димерах. Если же донором служит EGFR дикого типа, мутант-акцептор проявляет повышенную тирозинкиназную и сигнальную активность.

---

Поблагодарили (1): Vadim Sharov

---

Поблагодарили (2): vladimirchi, Luferchik

Давно установлено, что при многих раках онкогены RAS активируются в результате происходящих в них мутаций. Авторы работы показали, что имеется альтернативный путь усиления сигнального пути RAS/ERK. RAS может активироваться в результате блокирования функции одного из генов многочисленного семейства RasGAP - RASAL2.

Активирующие мутации онкогенов семейства RAS (K-, H- и N-RAS) часто обнаруживаются при многих формах рака. Но при раке молочной железы они встречаются крайне редко. Тем не менее более чем в половине случаев этого рака сигнальный путь RAS/ERK сильно активирован. Следовательно, есть и другие отличные от мутирования механизмы активации Ras. Авторы предприняли поиск этих механизмов.

Белки семейства RasGAP известны как негативные регуляторы активности Ras. Они индуцируют превращение активной формы комплекса Ras-ГТФ в неактивную Ras-ГДФ. Предварительные эксперименты проводились на разработанной ранее модельной системе с использованием иммортализованных фибробластов мышиных эмбрионов и адресного подавления тестируемых генов с помощью shРНК. Не все shРНК против аналогов человеческих генов семейства RasGAP (у человека их 14) придавали клеткам способность расти в полужидком агаре. Но несколько shРНК против гена Rasal2 обладали таким свойством. Анализ баз данных по мутациям при раках показал достаточно частую встречаемость их в каталитическом домене гена RASAL2 при раке молочной железы.

Далее на клеточных линиях рака молочной железы были проведены эксперименты с целью выяснить, какие биологические последствия имеет подавление или активация гена RASAL2. Если испытуемые клетки имели активирующие мутации RAS, активация RASAL2 не влияла на рост колоний в полужидком агаре. Но при их отсутствии рост колоний подавлялся. Еще более интересные результаты были получены в опытах по трансплантации таких клеток мышам. Клетки, формировавшие опухоли у мышей, в результате активации RASAL2 теряли эту способность. И наоборот: клетки, не формировавшие опухоли, в результате подавления RASAL2 такую способность приобретали. Но если клетки имели мутантный RAS, состояние RASAL2 на их свойства не влияло.

Две из трех мутаций домена RasGAP в гене RASAL2 (К417Е и К567Х), обнаруженных в раковых опухолях человека, лишали мутантные белки анти-онкогенной активности. В отсутствие функционального RASAL2 в клетках возрастало количество К-Ras-ГТФ и Н-Ras-ГТФ. Следовательно, домен RasGAP необходим для супрессии онкогенеза, а К-Ras и Н-Ras вовлечены в патогенез, связанный с инактивацией RASAL2. Эксперименты на культурах клеток и на мышах показали, что подавление RASAL2 активирует миграцию клеток, инвазивный рост и прогрессию опухолей. На мышах было также показано, что выключение RASAL2 приводит к усилению активности Ras в раковых опухолях молочной железы, что является драйвером прогрессии опухоли, ее инвазивного роста и метастазирования.

В 20% из более 1000 раковых опухолей молочной железы человека экспрессия RASAL2 была угнетена на 75-100%. Что еще более важно – низкий уровень RASAL2 или его отсутствие достоверно коррелировались с вероятностью рецидивов и метастазирования. В то же время мутации RASAL2 в опухолях обнаруживались гораздо реже, чем 20% случаев. Вероятно, более частым механизмом блокирования экспрессии RASAL2 является метилирование промотора гена.

С инактивацией RASAL2 могут быть связаны и другие раки. Мыши Rasal2^-/-, гомозиготные по отсутствию активного гена, жили меньше контрольных, но опухоли у них не развивались. Выключение гена - недостаточный драйвер онкогонеза. Но если таких мышей скрещивали с мышами, дефектными по р53, у потомства возникали раковые опухоли различных типов, в том числе и такие, которые не наблюдались у мутантов по р53. Ряд аналогов этих опухолей у человека имеют мутации RASAL2. Таким образом, инактивация RASAL2 может быть драйвером прогрессии и метастазирования и рака молочной железы, и других раков.

В результате проведенных исследований открыт и охарактеризован альтернативный механизм активации Ras. С точки зрения медицинской практики RASAL2 может быть использован как прогностический маркер по крайней мере при некоторых формах рака молочной железы.


Источник: McLaughlin SK, Olsen SN, Dake B, De Raedt T, Lim E, Bronson RT, Beroukhim R, Polyak K, Brown M, Kuperwasser C, Cichowski K. The RasGAP Gene, RASAL2, Is a Tumor and Metastasis Suppressor. // Cancer Cell. 2013; V. 24: P. 365-378.

Подпись к рисунку: Активация Ras вследствие подавления экспрессии RASAL2.

---

Поблагодарили (4): Агроном, petr, Priamo, DaDa-Bu

Благодаря пожертвованиям сотен людей из десятков стран мира всего за полтора месяца было собрано более 18 000 $ на проведение научного эксперимента, тестирования комбинаций лекарств-геропротекторов на мышах. Это первый на Украине краудфандинг научного эксперимента и первый в мире успешный краудфандинг эксперимента продления жизни на краудфандинговой платформе.

В организации эксперимента и краудфандинговой кампании участвовали люди со множества стран и нескольких континентов, а сам эксперимент будет проводится в Украине, в Киевском институте геронтологии. Краудфандинговая кампания организована International Longevity Alliance, главным научным консультантом проекта является текущий победитель M-Prize Стивен Спиндлер, а SENS Research Foundation , организация известного исследователя старения Обри Ди Грея, обеспечивает прием пожертвований, а также предоставит свои книги в качестве одного из перков.

В рамках эксперимента будет использоваться следущая комбинация лекарств, которые продлевают жизнь мышей:

- Метформин. Он используется при лечении диабета II типа. Это сахароснижающий препарат одним из его действий является ингибирование глюконеогенеза в печени. Его геропротекторные и противораковые эффекты были описаны В. Анисимовым в многочисленных исследованиях с 1986 года. В последнее время его положительное влияние на продолжительность жизни мышей наблюдалось Рязанцевым в 2006 году и было подтверждено Стивеном Спиндлером и его командой в 2013 году.

- Метопролол. Положительный геропротекторный эффект наблюдался в исследованиях на мышах и фруктовых мухах Стивена Спиндлера . Обычно используется для того, чтобы предотвращать сердечную аритмию.

- Аспирин. Он является одним из наиболее широко используемых лекарств, он оказывает противовоспалительное , анальгезирующее и жаропонижающее действие . Кроме того, аспирин также обладает кардиопротекторными и геропротекторные свойствами. Эксперементально было доказано, что аспирин увеличивает продолжительность жизни мышей ( Nordihydroguaiaretic acid and aspirin increase lifespan of genetically heterogeneous male mice ).

- Рамиприл. Используется для коррекции высокого кровяного давления и для комплексного лечения заболеваний сердца. В комбинации с симвастанином он увеличивает продолжительность жизни мышей (ещё не опубликованное исследование С. Спиндлера) .

- Симвастатин относится к семейству статинов . Статины являются лекарственными средствами, применяемыми для комплексного лечения и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Симвастатин увеличивает продолжительность жизни мышей.

- Эверолимус является производным рапамицина . Его действие основано на подавлении МТор , ключевого регулятора метаболизма. Рапамицин обычно используется для избежания отторжение трансплантатов , так как он модулирует иммунную систему. Тем не менее , было установлено надежное увеличение продолжительности жизни мышей.
( Nature. 2009 Jul 16;460(7253):392-5. Epub 2009 Jul 8. Sharp ZD et al. Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heterogeneous mice ) Также является одним из противораковых препаратов. Многочисленные исследования показали, наличие геропротекторных качеств рапамицина для ряда целого модельных организмов, в том числе: дрожжей , червей, дрозофил , мышей и клетках больных прогерией детей.

Фонд Мифусаила ( создатели http://www.mprize.org/ M-Prize ) поддержали кампанию и в случаи достижения 20 000 добавят 2 000 от себя. Это даст возможность добавить две экспериментальные группы (с другими комбинациями лекарств) в эксперимент.


Информация о проекте:
Страничка краудфандинговой кампании - http://www.indiegogo.com/projects/i-am-a-l...to-live-longer/

Статьи на хабре:
Краудфандинг геронтологии в Украине, или Маленькая мышка, которая хочет жить дольше

Успехи краудфандинга геронтологии и продление жизни в стиле DIY

Интервью в H+Magazine

Интервью в ImmortalLife

---

Поблагодарили (5): Newsline, Acrimony, YurijTynkevich, Priamo, Sergy

---

Поблагодарили (4): Newsline, DaDa-Bu, Monstera, Natashisha

Для поиска генов, связанных с меланомой, на модели мышей была использована система инсерционного мутагенеза малокопийным транспозоном. Частота мутаций в меланомах, индуцированных таким мутагенезом, была примерно в 100 раз меньше, чем в обычных опухолях. Это позволило отсечь мутации не связанные с онкогенезом. Удалось идентифицировать как известные, так и ранее неописанные гены и сигнальные пути с высокой вероятностью причастные к генезу меланомы.

При индукции и прогрессии раковых опухолей в клетках происходят мутации многих генов. Поэтому трудно установить, мутации каких из них и, следовательно какие гены имеют отношение к раку, а какие нет. С целью отсечь при анализе мутации не связанных с раком генов авторы применили инсерционный мутагенез малокопийным транспозоном piggyBac (PB). Эксперименты проводились на модели меланомы мышей Braf^CA, у которых в меланоцитах кожи можно было включить мутантную форму гена Braf^V600E, аналогичную человеческому BRAF^V600E. Мутация BRAF^V600E известна как инициатор меланомы, но ее недостаточно для развития опухоли. На основе мышей Braf^CA были выведены две линии: в одну из них был введен PB, вставленный в ген люциферазы, в другую – ген PB-транспозазы, способный активироваться только в меланоцитах. При скрещивании мышей этих линий в меланоцитах потомства индуцировались транспозиции PB и происходил инсерционный мутагенез. У 8 из 17 таких мышей в течение 15 месяцев возникли меланомы. Аналогичным путем удалось вызвать меланомы у 3 мышей с геном Braf дикого типа.

Общее количество инсерций в этих 11 опухолях составляло в среднем 4,1 на опухоль. Это примерно в 100 раз меньше, чем количество мутаций, обычно наблюдаемое в меланомах. 60% инсерций было локализовано в транскрибируемых областях генов. Было идентифицировано 45 инсерций в 38 генах. Два из этих генов – Mitf и Cdkn2a несомненно связаны с раком. В меланомах человека MITF часто амплифицирован и активирован. И дейсвительно, инсерция PB в промоторную область Mitf в мышиной меланоме активировала его примерно в 7 раз. CDKN2A человека кодирует супрессор опухолей, и при раке он часто делетирован или инактивирован мутациями. Вставка PB в 3'- нетранслируемую область Cdkn2a подавляла экспрессию гена. Эти данные доказывают возможность применения использованной экспериментальной системы для поиска генов, связанных с онкогенезом.

Повторные случайные инсерции в тот же ген в разных опухолях практикески невероятны, так как частота инсерций ~ 4 на опухоль. Тем не менее повторные инсерции были обнаружены в пяти генах – Mitf, Arhgef3, Map3k1, Map3k2 и Rapgef2. Связь с раком Mitf уже была показана, а в отношении четырех других ее можно обоснованно предположить. Arhgef3 кодирует регулятор генов сигнальных ГТФаз семейства Rho. Предположение о роли Arhgef3 в онкогенезе косвенно подтверждается недавно полученными данными о том, что гены этого семейства часто активированы при меланоме человека.

Для ряда генов-кандидатов было проведено прямое исследование влияние инсерций на их функцию. Map3k1 и Map3k2 сильно активировались, и при этом независимо от состояния Braf активировался онкогенный сигнальный путь ERK. Ранее такая альтернативная активация не была известна. Инсерция в Rapgef2 и сопутствовавшая ей инсерция в Magi2 сильно подавляли Magi2 в опухолях. Эксперименты по подавлению Magi2 в культурах клеток подтвердили возможность участия этого события в онкогенезе. Аналогичные наблюдения и эксперименты с геном Ptpro дали такие же результаты.

Таким образом показано, что система мутагенеза с помощью малокопийного транспозона достоверно воспроизводит генетические основы онкогенеза. Она позволяет отсечь не имеющие отношения к раку мутационные события, что невозможно при рутинном секвенировании ДНК опухолей. С помощью этой системы удалось найти ряд генов и сигнальный путь, об участии которых в генезе меланомы не было известно.


Источник: Ni TK, Landrette SF, Bjornson RD, Bosenberg MW, Xu T. Low-copy piggyBac transposon mutagenesis in mice identifies genes driving melanoma. // Proc Natl Acad Sci U S A. 2013; V. 110: P. E3640-E3649.

Подпись к рисунку: Повторное встаивание транспозона piggyBac в ген Map3k1.

Уважаемые коллеги!

Междисциплинарный центр фундаментальных исследований МФТИ приглашает всех желающих посетить открытую лекцию профессора Черезова Вадима Геннадьевича, которая состоится 23 октября в 17:05 в Большой физической аудитории (лабораторный корпус МФТИ). Тема лекции «Structural Biology and X-ray Lasers» (in english).

Лектор - профессор Вадим Черезов (Cherezov Lab), Институт Скриппса, США.

Annotation
New 4th generation hard X-ray sources based on X-ray free electron lasers (XFEL) have recently become available to the structural biology community.

XFELs produce ultra-bright (billion times more intense then synchrotron sources) and ultra-short (<50 fs) X-ray pulses allowing to collect room temperature high-resolution structural data from micron and sub-micron sized crystals of difficult for crystallization but highly biomedically relevant membrane proteins and their complexes. Prof. V. Cherezov from The Scripps Research Institute in La Jolla, USA will give a brief overview of the current status of structural biology research at XFELs and will describe his experience in developing new XFEL technologies for studying G protein-coupled receptors.

До встречи на лекции.

Для заказа пропуска вышлите на адрес jane@phystech.edu: ФИО, серия и номер паспорта, кем и когда выдан паспорт.

Карта МФТИ http://info.mipt.ru/information/map_of_mipt.html
Расписание электричек (Тимирязевская-Новодачная): http://www.tutu.ru/rasp.php?st1=28704&st2=...date=23.10.2013

--
Sincerely yours
Aleksey Arsenin
Interdisciplinary Center for Basic Research
Moscow Institute of Physics and Technology (State University)
9, Institutskii per.
Dolgoprudnyi 141707 Russia
Mob: +7(905)7128698
E-mail: arsenin.av@mipt.ru

Нейроны – клетки исключительной длины и сложной архитектуры, - формируют в среднем ~ 7,000 контактов с клетками-соседями, каждый из которых способен быстро и независимо изменять форму, исчезать и появляться снова в процессе работы мозга. Это свойство во многом основано на локальной трансляции мРНК, механизм которой неизвестен, но феномен ясен в основных чертах: в каждый из выростов нейрона - нейритов, - мРНК доставляются неактивными и "ждут", пока внешний стимул не запустит их трансляцию. Считается, что именно в момент стимула мРНК впервые взаимодействуют с рибосомами, осуществляющими трансляцию и синтез белка - в нужное время, в нужном месте.


Работа Тайсона Грабера и его коллег из университета Макгилла (Graber et al., PNAS, 2013) переворачивает эти представления с ног на голову! Ученые показывают, что трансляция в нейритах протекает в присутствии ингибиторов первой стадии синтеза белка! Эти данные являются первым свидетельством того, что мРНК хранятся уже связанными с рибосомами, и частично транслированными. Они подразумевают, что полноценному синтезу белка предшествует подготовительный этап, где рибосомы начинают, но не завершают трансляцию, а останавливаются и ожидают стимул - не чтобы начать, а чтобы закончить. Очевидно, этот механизм должен ускорять ответ, поскольку самая медленная стадия трансляции – инициация, - уже пройдена.


Все ли и только ли мРНК нейронов транслируются по этому механизму, равно как и детали самого механизма - предстоит выяснить. Но уже сейчас ясно, что трансляция происходит не только в нужное время, в нужном месте, но и в нужный срок.


На рисунке:
Нейроны синтезируют белки в присутствии ингибиторов инициации трансляции (HHM – гомохарингтонин, Pat A – патеамин А). На рисунке показаны нейронные отростки, флуоресценция в которых указывает на зоны активного синтеза белка.

---

Поблагодарили (4): epsylonit, Mike Shelk, klav, Flyamer

У хорошо известного антионкогена р53 обнаружена еще одна функция. Подавляя избыточную экспрессию гена метил-трансферазы FBL, он обеспечивает правильное метилирование рибосомной РНК, необходимое для корректного функционирования механизмов трансляции. Это требуется, в частности, для корректного синтеза ключевых белков, контролирующих возникновение и прогрессию рака.

Известно, что в отсутствие функционирующего р53 в раковых клетках активированы синтез рибосомной РНК (рРНК) и продукция рибосом. Биогенез рибосом – многоступенчатый процесс, включающий регуляцию транскрипции рРНК, ее посттранскрипционные модификации и строгий контроль качества продуцируемых рибосом. Активированная продукция рибосом - не просто следствие канцерогенеза, а важный этап в прогрессии опухолей. Посттранскрипционный процессинг рРНК, в частности метилирование, определяет в конечном итоге ее структуру и функции. Рибозимная активность рРНК связана с процессами декодирования мРНК, с контролем точности трансляции, формированием пептидных связей. Нарушения посттранскрипционного процессинга наблюдаются при некоторых клинических синдромах, достоверно коррелируются с возникновением раковых опухолей. Авторы провели исследование с целью изучить участие р53 в контроле синтеза и метилирования рРНК и, соответственно, участие его в регуляции трансляции.

Единственной известной метил-трансферазой, ответственной за метилирование РНК эукариот, является белок фибрилларин (FBL). Поэтому была исследована связь экспрессии гена FBL с активностью р53. На клеточных линиях, в которых можно было подавлять или активировать экспрессию р53, было показано, что подавление р53 приводит к 1,5-кратной активации синтеза мРНК (что связано, вероятно, с подавлением р53 как репрессора РНК-полимеразы I) и к 2-кратному увеличению количества FBL. И наоборот, активация синтеза р53 имела следствием снижение уровня синтеза FBL и его мРНК. Этот эффект наблюдался и в более 200 проанализированных раковых опухолях молочной железы: при мутациях, инактивировавших р53, уровни FBL и его мРНК в опухолях были достоверно выше чем в опухолях, содержащих р53 дикого типа.

При анализе известной последовательности нуклеотидов гена FBL были обнаружены участки, потенциально способные связываться с р53. Прямые эксперименты показали, что р53 действительно связывается с участком ДНК, кодирующим FBL, а на модельной системе с люциферазой р53, но не его мутанты, подавляет транскрипцию FBL на 80%.

Поскольку оказалось, что р53 подавляет экспрессию гена метил-трансферазы FBL, были проанализированы 18 сайтов метилирования всех трех рРНК, в том числе доменов ключевой важности для рибозимной активности. При отсутствии активного р53 общий уровень метилирования был выше, чем в норме, а распределение метилированных сайтов отличалось от нормы. Вероятно это следствие нарушения координации между синтезом пре-рРНК и ее последующей модификацией.

В результате подавления р53 и, соответственно, активации FBL нарушалась точность трансляции: чаще наблюдалась “внутренняя” (IRES) инициация трансляции, рибосомы чаще проскакивали стоп-кодоны. Если же при этом подавляли и FBL, точность трансляции сохранялась. Показано, что это связано с нарушением метилирования рРНК.

Культуры клеток рака молочной железы с искуственно повышенным уровнем экспрессии FBL росли в быстрее и формировали больше колоний в полужидком агаре, были менее чувствительными к подавлению доксорубицином (doxorubicin). Иными словами, усиленная экспрессия FBL придает клеткам свойства раковых и может напрямую способствовать генезу опухолей вследствие нарушения контроля трансляции ключевых генов, контролирующих возникновение и прогрессию рака. И действительно, прямое определение уровня мРНК FBL в опухолях и метастазах больных, а также анализ литературных данных достоверно показали, что высокий уровень экспрессии FBL связан с негативным прогнозом по выживаемости и периоду без рецидивов при раке молочной железы. Вероятно, этот показатель может служить дополнительным и независимым маркером в клинической практике.

В общем же проведенные исследования показали, что р53 работает как “корректор” трансляции, регулируя экспрессию FBL и контролируя таким путем качество и точность работы рибосом.


Источник: Marcel V, Ghayad SE, Belin S, Therizols G, Morel AP, Solano-Gonzàlez E, Vendrell JA, Hacot S, Mertani HC, Albaret MA, Bourdon JC, Jordan L, Thompson A, Tafer Y, Cong R, Bouvet P, Saurin JC, Catez F, Prats AC, Puisieux A, Diaz JJ. p53 Acts as a Safeguard of Translational Control by Regulating Fibrillarin and rRNA Methylation in Cancer. // Cancer Cell. 2013; V. 24: P. 318-330.

Подпись к рисунку: Модель функционирования р53 как контролера количества рибосом, их качества и точности трансляции.

---

Поблагодарили (2): DaDa-Bu, Newsline

Вопрос не нов, но однозначного ответа на него нет. Группа Ивы Толич-Норреликке из Дрездена показывает, что клетки дрожжей S. pombe способны существовать в двух состояниях: стареющем и нестареющем. Согласно работе, переключение между ними происходит в условиях стресса, запускающего старение одной из дочерних клеток и омоложение другой!

Стареют ли одноклеточные организмы? Несмотря на кажущееся бессмертие, многим из них присущи ограниченное число делений, старение и смерть. Классический пример - почкующиеся дрожжи S. cerevisiae. Эти клетки редко делятся более 20 раз, так как при каждом делении поврежденные и отработавшие структуры (белки, агрегаты, полюса предыдущих делений и пр.) удерживаются в материнской клетке, чтобы дочерние клетки-почки создавались из новых молекул. В этом случае (характерном и для многих бактерий, e.g. E. coli), старение является не артефактом, а активной формой омоложения дочерних клеток в ущерб материнской (или второй дочерней).

Но есть и протисты, неспособные активно распределять поврежденный материал между дочерними клетками. Пример - делящиеся дрожжи S. pombe. Как стареют (если стареют) эти клетки? Ответ на этот вопрос дает работа Мигеля Коэльо и его коллег (Coelho M. et.al., Current Biology 2013), название которой лаконично суммирует ее содержание: "Делящиеся дрожжи не стареют при благоприятных условиях, но стареют после стресса".

Исследуя микроколонии S. pombe, авторы показали, что эти клетки растут без признаков старения, а их редкая смерть (34 на 10,000 клеток) носит случайный характер. Однако после кратковременного стресса (H₂O₂, тепловой шок) отдельные линии дочерних клеток начинают стареть: их рост замедляется с каждым делением, а частота смерти растет.

Как S. pombe избегают старения в норме? И как происходит переключение к старению в стрессе? Анализируя состав клеток, авторы обнаружили, что ключевым индикатором и возможной причиной старения и смерти являются белковые агрегаты-мишени шаперона Hsp104 (на рисунке). В каждом наблюдаемом случае, погибающая клетка предварительно наследовала гигантский агрегат, после чего умирала на самых первых минутах своей жизни. Авторы показали, что агрегаты характерны и для нестареющих клеток, где их количество - несколько-несколько десятков на клетку, но размер - относительно мал. Быстрый рост клеток в благоприятной среде поддерживает количество этих аггегатов на более-менее постоянном уровне. Стресс же вызывает не только появление новых аггегатов, но их слияние в один. Естественно, имея лишь один агрегат, материнская клетка передает его только одной дочерней клетке, оставляя вторую чистой (на рисунке). Слияние агрегатов, таким образом, заменяет S. pombe способность активно сегрегировать поврежденный материал и служит упрощенным способом омоложения одной из дочерних клеток.

Агрегация - столь нежелательная для многих клеток нашего организма, вызывающая болезни Альцгеймера, Паркинсона и многие другие, - оказывается важнейшим свойством делящихся дрожжей, сохраняющим их непрерывную эстафету жизни.

На рисунке: Четыре поколения одной из наблюдаемых микроколоний и модель старения S. pombe. Гибрид Hsp104-GFP позволяет следить за белковыми агрегатами in vivo, наблюдая их слияние и наследование дочерними клетками. Cлияние агрегатов после стресса изменяет принцип деления дрожжей от "обе дочерние клетки - в меру хорошие", на "одна - мертвая, одна - омоложенная".

Статья:

Fission_yeast_does_not_age.pdf размер: 1.57мб кол-во скачиваний: 995

---

Поблагодарили (11): vladimirchi, Gamp, Iskusnykh, Priamo, inview, abblackhole, Dergg, DaDa-Bu, NMR-guy, shum, Neimrut

На вновь разработанном наборе линий мышей детально проанализированы морфологические изменения и генетические аномалии наблюдающиеся при колоректальном раке, связанном с мутацией гена BRAF. Испытаны различные комбинации лекарственных средств и определены перспективные подходы для лечения этого рака на различных стадиях заболевания.


Колоректальный рак – второе по частоте встречаемости в развитых странах онкологическое заболевание. Инициация и прогрессия этого рака происходит, как обычно: в результате накопления генетических дефектов. В “классической” модели прогрессии исходным событием является инактивация гена-супрессора рака - АРС. Однако, значительную долю случаев колоректального рака составляют также опухоли с мутациями гена BRAF, и они менее изучены. По патоморфологии, эпидемиологии и ряду клинических проявлений они отличаются от “классической” модели. Авторы создали набор линий мышей, у которых достаточно адекватно воспроизводится процесс возникновения и прогрессии патологических событий в кишечнике человека, связанных с мутациями BRAF.

На полученных линиях мышей были детально изучены и охарактеризованы морфологические изменения и молекулярные дефекты, происходящие при возникновении и прогрессии BRAF – индуцированного рака (см. рисунок). На модельных мышах и на клеточных линиях была испытана эффективность множества противораковых препаратов и их комбинаций. Определены перспективные с точки зрения клиники подходы для лечения колоректального рака на различных стадиях заболевания.

Полученные результаты демонстрируют эффективность комплексного подхода на основе генетических данных и систематического тестирования лекарственных средств для разработки рациональной терапии различных раков. Новые линии мышей могут быть использованы для тестирования при разработке новых лекарственных средств.


Источник: Rad R, Cadiñanos J, Rad L, Varela I, Strong A, Kriegl L, Constantino-Casas F, Eser S, Hieber M, Seidler B, Price S, Fraga MF, Calvanese V, Hoffman G, Ponstingl H, Schneider G, Yusa K, Grove C, Schmid RM, Wang W, Vassiliou G, Kirchner T, McDermott U, Liu P, Saur D, Bradley A. A genetic progression model of Braf(V600E)-induced intestinal tumorigenesis reveals targets for therapeutic intervention. // Cancer Cell. 2013; V. 24: P. 15-29.

Подпись к рисунку: Модель прогрессии колоректального рака, индуцируемого мутацией BRAFV600E.

---

Поблагодарили (2): DaDa-Bu, Wytalii

Знаете ли вы, что в будущих нервных клетках, их ядра циркулируют между полюсами клетки подобно мячу в игре пинг-понг. Первый игрок - базальная мембрана, - своим "ударом" запускает репликацию и отправляет ядро на другой край. Его оппонент - апикальный полюс, - своим "ударом" запускает митоз и возвращает ядро обратно. Последние исследования раскрывают механизм этих необычных перемещений, давая возможность разгадать их смысл и контролировать процессы нейрогенеза.


Растущий мозг млекопитающих содержит группу клеток - предшественников радиальной глии, - дающую начало нейронам, глии и стволовым клеткам ряда отделов мозга. Эти клетки имеют продолговатую форму и крайне необычную особенность - их деление сопровождается замысловатой миграцией клеточного ядра: в G1 ядро мигрирует к базальной мембране, после чего клетка вступает в S-фазу; далее, в G2, ядро перемещается обратно, и клетка вступает в митоз, рождая новые клетки нервных тканей.


В этом путешествии ядро проделывает путь в несколько собственных диаметров, перенося генетический материал от полюса к полюсу клетки, и долгое время оставалось неясным почему репликация и сегрегация генов должны проходить на противоположных полюсах. Работа группы Ричарда Вэлли, публикуемая в последнем выпуске Cell, отвечает на вопрос "как" путешествует ядро, давая возможность узнать "зачем".


Для этого ученые Колумбийского университета в Нью-Йорке объединили усилия с группами университетов Сорбонны и Утрехта (в том числе - с группой Анны Ахмановой, выпускницы биофака МГУ, ныне заведующей лабораторией в университете Утрехта). Обнаружив миРНК, влияющие на транспорт ядра, они ухватились за механизм перемещения ядра в G2-фазе. Оказалось, что движение происходит благодаря прикреплению моторного белка динеина к компонентам ядерной поры. Конечно, что может лучше указывать моторной системе на ядро, как не эти гигантские трансмембранные структуры, тысячами присутствующие в ядерных мембранах?


Согласно работе, транспорт проходит в два этапа. На первом, взаимодействие ядра и динеина опосредует белок BicD2, и ядро проделывает основную часть пути. На втором, BicD2 сменяется белком CENP-F, прикрепляющим динеин к белкам поры Nup133, и ядро делает еще один небольшой шаг, достигая базальной мембраны, после чего клетка вступает в митоз.


Долгое время считалось, что транспорт ядра и деление - процессы скорее синхронные, чем взаимозависимые. Авторы работы показали что это не так: контролируя прикрепление ядра к динеину, им удалось получить контроль над делением клеток. Нарушая транспорт с помощью миРНК к Nup133 и CENP-F, они блокировали ядро в микрометре от конечной позиции у базальной мембраны, а с ним остановили и клеточное деление. Напротив, искусственно привлекая динеин к ядерной поре с помощью белка-химеры, им удалось запустить транспорт ядра и вступление клетки в митоз. Удивительно, что контролировать деление важной популяции клеток мозга оказалось возможным помещая ядро в то или иное место будущей нервной клетки!


На рисунке:
Миграция ядер в ходе клеточного цикла. Транспорт начинается с прикрепления ядерных пор к динеину (при посредстве CENP-F и BicD2). Доставка ядра к одному из полюсов клетки инициирует деление - превращение клетки-предшественника в дочерние клетки-нейроны.


Статья в открытом доступе:
http://www.cell.com/abstract/S0092-8674%2813%2901018-0

---

Поблагодарили (6): xenopus, Pharmaсol, Acrimony, DaDa-Bu, Vadim Sharov, haurhot