Evidence Of 'Memory ' In Zellen und Moleküle wird angeboten von Forschern

Research berichtet 29. Oktober in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS )weist nach, dass einige molekulare Interaktionen auf der Zelloberfläche kann ein "Gedächtnis" , die ihre zukünftigen Interaktionen beeinflusst haben . Der Bericht kann auf eine erneute Prüfung der Ergebnisse von bestimmten Einzelmolekül- Forschung führen .

Forscher, die der Reihe nach wiederholten Tests verwenden, um statistische Proben der molekularen Eigenschaften zu erhalten in der Regel davon ausgehen, dass jeder Test ist identisch - und unabhängig von - alle anderen Tests in der Sequenz. In ihrem Artikel aber Forscher des Georgia Institute of Technology sind Beispiele von Testsequenzen , die nicht von unabhängigen und identisch verteilte ( iid ) Zufallsvariablen zusammengesetzt sein kann .

" Wenn Sie Sondieren einer Zelle ein Bit an Information zu erhalten , wie Sie wissen, dass die Zelle wird nicht durch eine Änderung der Informationen, die sie enthüllt das nächste Mal es Sonde reagieren? " fragte Cheng Zhu, ein Regents ' Professor in der Abteilung für Coulter Biomedical Engineering an der Georgia Tech und Emory University . " Wenn Sie Sondieren ein Molekül sind, können Sie davon ausgehen, dass das Molekül in seine ursprüngliche Konfiguration zurückkehren , bevor Sie es das nächste Mal zu testen? Wir haben nicht darüber nachdenken , bis wir getan hatte diese Art von Experimenten für mehr als zehn Jahren . "

Unterstützt von den National Institutes of Health , zeigt die Forschung , dass bestimmte Zellen "erinnern" ihrer früheren Begegnungen durch spezifische Rezeptor -Ligand-Wechselwirkungen . Das würde bedeuten , dass einige aufeinanderfolgende Messungen können nicht wirklich unabhängig gewesen zu sein , und damit prompt konnte Überprüfung von Forschungen , die Daten im Rahmen der iid erhalten Annahme.

"Die Leute tun, die Forschung in diesem Bereich sollte auf das, was wir gefunden haben , um zu sehen, ob ihre Systeme haben auch Erinnerungen, die ihre Ergebnisse beeinflusst haben könnten aussehen", sagte Zhu . " Sie können neue Aspekte, die übersehen wurden zu entdecken. "

Mit einer Mikropipette Haftung Frequenz -Test , Zhu Forschungsteam untersucht eine Reihe von Rezeptor -Ligand-Wechselwirkungen . Die Reihenfolge der Datenanalyse von Veronika Zarnitsyna , wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Coulter , ergab, Beispiele, in denen eine Interaktion in einem Test festgestellt beeinflusst das Ergebnis einer zukünftigen Tests. In Abhängigkeit von der biologischen System könnte die Wirkung entweder erhöhen oder verringern die Wahrscheinlichkeit eines zukünftigen Interaktion.

Zum Beispiel , die Interaktion zwischen T-Zellrezeptoren und eines Antigens an Haupthistokompatibilitätskomplex -Moleküle gebunden zeigten positive Korrelation mit einer Wechselwirkung erhöht die Wahrscheinlichkeit eines zukünftigen Interaktion. Wechselwirkung zwischen C- adherins zeigte das gegenteilige Verhalten , mit einem Interaktions Verringerung der Wahrscheinlichkeit eines zukünftigen Interaktion. In einem dritten System die Forscher untersuchten , zeigten sich die Ereignisse um wirklich unabhängig, mit einem Interaktions keine Zukunft eine zu beeinträchtigen. " Die iid Annahme in Einzelmolekülexperimente war etwas, das Menschen in der Regel als selbstverständlich ", sagte Zarnitsyna .

Die Forschung berichtet in PNASbegann, als Jun Huang , ein Doktorand in der Zhu Labor untersucht T-Zell- Testdaten und darauf hingewiesen, einen deutlichen Unterschied : Wechselwirkungen erschienen nacheinander in langen Ketten und verschwand dann für eine lange Zeit . Huang gestellte Zhu über das Muster . Zhu dann teilte seine Bedenken hinsichtlich der Unabhängigkeit der Tests mit Zarnitsyna , Biophysiker .

Zarnitsyna analysierten Daten von Huang und Zhang Fang erzeugt - ein weiterer Doktorand in der Zhu Labor - und im Labor von Yuan - Hung Chien , ein Student aus dem Labor von Deborah Leckband an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign erhalten zusätzliche Daten .

" Positive -Speicher erhöht die Wahrscheinlichkeit von Wechselwirkungen mit zwei in einer Reihe , die lange Ketten von Interaktionen erzeugt ", sagte Zarnitsyna . " Die negative Speicher umgekehrt, verringert die Wahrscheinlichkeit, dass aufeinanderfolgenden Wechselwirkungen, die in mehr Einzel Wechselwirkungen in der Sequenz resultiert. "

Zhu vergleicht die negative Korrelation zu den Wirkungen von starkem Licht auf die Augen. "Wenn man von der dunklen zum hellen gehen , wird Zeit benötigt , bevor Sie wieder gut sehen können ", betonte er . " Die Exposition gegenüber starkem Licht vorübergehend hemmt Reaktion der Augen auf die nächste Eingabe. "

Zhu Forschungsteam untersucht Einzelmolekülmechanikmit empfindlichen Kraft Techniken wie Rasterkraftmikroskopen und Biomembran Kraft Sonden , um Zellen und Moleküle zusammen und messen Sie dann die Kräfte oder Zeiten erforderlich, um sie auseinander zu ziehen . Ideen für die Haftung Frequenz -Test entwickelt werden, können auch für diese Forschung, weil die iid sein Annahme verletzt , wenn die Kraft oder der Zeit abhängig davon, wo in einer Testsequenz er gemessen wurde .

In einem nächsten Schritt würde Zhu möchte den Memory-Effekt zu bestimmen, wie lange es dauert weiter zu charakterisieren . " Es liegt nahe, dass, wenn Sie die Zykluszeit zu verlängern - die Zeit zwischen Studien - die Zelle oder Molekül nach und vergessen würde ", sagte er .

Er möchte auch die biologischen Mechanismen der Gedächtniseffekte zu studieren.

"Wir glauben, dieses Phänomen biologisch wichtig sein , auch wenn wir noch nicht wissen, die Auswirkungen auf sie ", sagte Zhu . " Dies kann einen Weg für Zellen, um ihre Haftung und Signalisierung regulieren dar . Bei T -Zellen die Fähigkeit, " erinnern " , auch eine kurze Interaktion mit einem Erreger , um ihre Fähigkeit, einen Eindringling zu sagen beziehen " Selbst " Moleküle, die ist entscheidend für die körpereigene Abwehr des Immunsystems . "

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Quelle: John Toon
Georgia Institute of Technology Neues aus der Forschung