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科学家解决了长达数十年的细胞生物学之谜

2019-06-12 15:10:37 综艺50℃

  科学家解决了长达数十年的细胞生物学之谜

  2014年4月11日

  由斯克里普斯研究所(TSRI)科学家领导的一个研究小组发现了一种长期寻求的蛋白质,它可以促进细胞最基本的功能之一:调节它们的体积以防止过度膨胀。

  这种被称为SWELL1的蛋白质的鉴定解决了长达数十年的细胞生物学之谜,并指出了其在健康和疾病中的作用的进一步发现 - 包括一种严重的免疫缺陷,这种缺陷似乎是由于其功能不正常造成的。

  “了解这种蛋白质及其基因的特性开辟了一条广泛的新研究途径,”该研究的首席研究员Ardem Patapoutian是霍华德休斯医学研究所(HHMI)研究员,也是TSRI Dorris神经科学中心和分子与细胞神经科学系的教授。

  该报告作为2014年4月10日期刊Cell的封面故事出现。

  解开谜团

  水相对容易地通过大多数细胞的膜,并且倾向于以使溶解的分子或“溶质”的浓度均匀的方向流动。 “有效的水跟随溶质”,作为该研究的第一作者,Patapoutian实验室的成员赵竹秋解释说。 “细胞外溶质浓度的任何降低或细胞内的增加将使细胞随水膨胀。”

  几十年来,实验证明了这种肿胀的关键安全阀的存在:细胞膜中一种未被识别的离子通道,称为VRAC(体积调节的阴离子通道)。 VRAC响应细胞膨胀而开放,允许氯离子和其他一些带负电荷的分子流出 - 这些水分子随之而来,从而减少肿胀。

  “在过去的30年里,科学家已经知道有这种VRAC通道,但他们还不知道它的分子身份”。 Patapoutian说。

  由于涉及技术障碍,寻找制造VRAC及其基因的蛋白质是之前未曾尝试过的目标。然而,在这项新研究中,邱和他的同事能够建立一个快速的,“高通量”的产品。基于荧光的筛选试验。他们设计了人体细胞以产生荧光蛋白,当细胞肿胀并打开VRAC通道时,其发光将被熄灭。

  在诺华研究基金会(GNF)基于拉霍亚的基因组学研究所的自动化筛查专家的帮助下,该团队最近与TSRI开始了一项广泛的新合作协议,该团队培养了大量的细胞阵列,并采用了一种名为RNA干扰,阻断了每个细胞群的不同基因的活性。

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  我们的想法是观察持续发光的细胞群 - 表明基因失活已经破坏了VRAC。

  

  通过这种方式,通过几轮测试,该团队筛选了人类基因组,最终发现了一个基因,其破坏可靠地终止了VRAC活动。这是一种在2003年被发现并编目为“LRRC8”的基因。虽然它似乎可以编码一种跨越细胞膜的蛋白质 - 正如人们对离子通道所期望的那样 - 但几乎没有人知道它。

  该团队将其改名为SWELL1。

  疾病中的潜在角色

  研究人员进一步研究表明,SWELL1确实可以作为离子通道蛋白定位于细胞膜。 TSRI的科学家Adrienne Dubin的实验表明,SWELL1的某些突变改变了VRAC通道的离子传递特性 - 表明SWELL1是离子通道本身的核心特征。

  “它至少是细胞生物学家一直在寻找的VRAC通道的主要部分,” Patapoutian说。

  Patapoutian,Qiu和他们的同事现在将进一步研究SWELL1,包括检查在各种细胞类型中缺乏蛋白质的实验室小鼠会发生什么。

  奇怪的是,SWELL1的基因首先被科学家注意到,因为突变的,功能失调的形式导致非常罕见的丙种球蛋白血症 - 缺乏产生抗体的B细胞,这使得一个人异常容易受到感染。这表明SWELL1在某种程度上是正常B细胞​​发育所必需的。

  “先前的研究也提出了这样的体积敏感离子通道参与中风的建议,因为与中风有关的脑组织肿胀,以及它可能也参与胰腺细胞分泌胰岛素,” Patapoutian说。

   “所以关于它与疾病的相关性有很多提示 - 我们现在必须全力以赴。”

  资料来源:斯克里普斯研究所

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