Muscle -Entwicklung: Ein Tanz der Skelette Cellular

Revealing weiteren Teil der Geschichte der Entwicklung der Muskulatur , haben Johns Hopkins Forscher gezeigt, wie das Zytoskelett von einer Muskelzelle baut fingerartigen Fortsätzen , die in das Gebiet eines anderen Muskelzelle einzudringen , schließlich die Zellen zu zwingen, zu kombinieren.

Solche Muskelzellfusion, die Forscher sagen , ist nicht nur wichtig für das Verständnis der normalen Muskelwachstum , aber auch die Muskelregeneration nach Verletzung oder Krankheit . Die Arbeit , so glauben sie , könnte die Entwicklung von Therapien für weiter Muskeldystrophie oder altersbedingten Muskelschwund .

Ihr Bericht über Muskelzelle Zytoskelette , veröffentlicht Developmental Cell, Fügt Detail auf eine frühere Studie im vergangenen Jahr zeigen, dass Aktin - ein Hauptbaustein des Zytoskeletts der Zelle - wird benötigt, um diese fingerartige Vorsprünge und stimulieren Muskelzelle verschmilzt . Die neue Entdeckung beschreibt die verwickelten Tanz unter Zytoskelett - regulierende Proteine ​​benötigt, um genau zu konstruieren Vorsprünge, die Muskelzelle Verschmelzung fördern. Insbesondere entdeckte die Johns Hopkins -Team die Aktivität eines regulatorischen Proteins als " Sicherung durchgebrannt ", bekannt treffend benannt , weil Muskelzellen fehlt dieses Protein nicht zu verschmelzen.

" Sicherung durchgebrannt wurde festgestellt, eine Rolle bei der Muskelzellfusionvor 14 Jahren zu spielen ", sagt Elizabeth Chen , Ph.D. Assistant Professor für Molekularbiologie und Genetik , " und jetzt wissen wir , wie durchgebrannte Sicherung regelt die Dynamik des Zellskeletts , die Invasion von einem Muskelzelle durch eine andere zu erleichtern. "

In einem Teströhrchen , die Forscher gezeigt, dass das Protein , Sicherung durchgebrannt , stört die durch das Protein Duo WASP und WIP , die bekannten Regler des Aktin-Zytoskeletts entstehen komplex. " Sicherung durchgebrannt tut dies durch einen kompetitiven Bindungsmechanismus - es bindet sich an der gleichen Stelle in der WIP als WASP tut ", sagt Rui Duan , ein Postdoctoral Fellow in Chens -Labor und ein Co- Erstautor der Studie.

Die Forscher wussten, dass die WASP - WIP -Protein -Duo bindet an die wachsenden Enden von Aktin-Filamenten , den Schutz dieser Enden von durch Proteine, Actin weitere Wachstum zu verhindern begrenzt. Neben seiner Schutzfunktion , auch hat WASP von Zeit gekommen das Ende der Aktinfilamente an der Zeit, neue Aktin Niederlassungen starten. Die komplizierte Gleichgewicht zwischen Aktin-Filament- Wachstum , Capping und Verzweigungen , bestimmt die Dynamik des Zytoskeletts . Bewaffnet mit diesem Wissen testeten die Forscher, ob Sicherung durchgebrannt konkurriert mit diesem Prozess zu ändern, wie WASP gleichzeitig schützt und baut das Zytoskelett .

Der Test begann mit Forscher setzen fluoreszierende Aktin in Fruchtfliege Muskelzellen , die sich in die wachsenden Aktin Verzweigungen in den fingerartigen Vorsprüngen aufgenommen . Dann nutzten die Forscher einen Laserstrahl auf das fluoreszierende Aktin in der Region der fingerartigen Vorsprüngen bleichen und wartete ab, ob und wie lange es dauern würde für neue , roh Aktin zu ergreifen, um aus anderen Teilen der Zelle verteilt und aufgenommen werden durch die wachsenden Branchen in den " Fingern ". Im normalen Muskelzellen , dauerte es etwa zwei Minuten für die Fluoreszenz , um zurückzukehren. In Muskelzellen, die Sicherung durchgebrannt fehlte , die Fluoreszenz nie vollständig erholt und das Zytoskelett versäumt, fingerartige Vorsprünge ragen , wahrscheinlich, weil die WASP - WIP -Komplex geht nicht ab, die Enden der Aktin-Filamente , neue Aktin Niederlassungen starten.

" Diese Ergebnisse legen nahe , dass die wachsenden Enden der Aktin-Zytoskelett werden von der WASP - WIP -Protein -Duo und besetzt , ohne Sicherung durchgebrannt , um mit der WASP - WIP dissoziieren und drücken WASP von den Enden , neue Aktin Zweige nicht gestartet werden kann ", sagt Chen. "Und diese kürzer und steifer neuen Filialen sind von entscheidender Bedeutung für die Erzeugung der fingerartige Membran Vorsprünge . "

Durch ein Mikroskop , die Hopkins-Team verglichen die fingerartigen Projektionen von normalen Zellen mit Zellen ohne Sicherung durchgebrannt . Normale Muskelzellen bilden spitze fingerartige Vorsprünge, die in die andere Muskelzelle zu drücken, aber Zellen ohne Sicherung durchgebrannt haben weniger und floppier Vorsprünge, die nicht schieben ihren Weg zu anderen Muskelzellen.

" Modulation der Stabilität des WASP - WIP -Komplex kann einen allgemeinen Mechanismus der Regulierung Zytoskelett Dynamik und Erzeugung Membran Vorsprünge darstellen ", sagt Chen .

Hinweise:

Die Studie wurde unterstützt durch Zuschüsse aus dem National Institutes of Health , der American Heart Association und der Muscular Dystrophy Association finanziert.

Andere Autoren des Berichts sind Peng Jin Rui Duan , Fengbao Luo und Sabrina Hong von der Johns Hopkins University School of Medicine und Guofeng Zhang des National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering .

Quelle:
Vanessa McMains
Johns Hopkins Medical Institutions