Tracking- Zink -Zellen für Prostatakrebsdiagnose

Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology haben einen neuen optischen Sensor , die Zink in die Zellen des Körpers zu verfolgen kann , so dass die Forscher , um mehr über seine Funktionen zu lernen entwickelt.

Zink ist ein wichtiger Mineralstoff und ist in jedem Gewebe im Körper gefunden. Während die Mehrheit der Zink fest an Proteine ​​gebunden sind, sind winzige Mengen nur locker gebunden oder "mobil ".

Diese mobilen Zinkionen sind vermutlich entscheidend für das Funktionieren der Organe, einschließlich des Gehirns , der Bauchspeicheldrüse und der Prostata sind.

Bisher haben die Wissenschaftler nicht vollständig verstehen, die Rolle Zink spielt in biologischen Systemen , aber das Massachusetts Institute of Technology (MIT) Wissenschaftler glauben, ihre Sensor könnte das ändern.

In einem Papier in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, beschreiben sie , wie der Sensor fluoresziert , wenn es bindet an Zink und kann auf eine bestimmte Organellen innerhalb einer Zelle ausgerichtet werden , so dass sie , um festzustellen , wo das Zink am stärksten konzentrierten .

Der Sensor beruht auf Zinpyr1 ( ZP1 ) , einem Molekül, die ursprünglich in der gleichen MIT Labor vor mehr als 10 Jahren entwickelt. ZP1 ist auf einem Farbstoff genannt Fluorescein basiert, aber im Sensor diese modifiziert wird, um zu fluoreszieren nur, wenn es mit Zink bindet .

Die Wissenschaftler bestätigen, dass sie Schwierigkeiten hatte, auf bestimmte Strukturen innerhalb der Zellen , und Robert Radford, ein Postdoc MIT und Autor der Studie , erklärt:

"Wir haben einen gewissen Erfolg mit Proteinen und Peptiden , um Kleinmoleküle Zink Sensoren Ziel gehabt, aber die meiste Zeit die Sensoren erhalten in sauren Vesikeln innerhalb der Zelle erfasst und inaktiv werden . "


Die Wissenschaftler können die Position von Zink innerhalb der Zellen zu verfolgen und ein besseres Verständnis der Rolle der Mineral spielt in Krebszellen .

Um diese Hindernisse zu überwinden , haben die Forscher zwei Änderungen an der Sensor-Design . Zuerst wird eine Zink reagierende Schutzring , der seine physikalischen Eigenschaften verändert und machte es leichter angreifbar installiert sie .

Sie hängen auch einen " Adress-Tag " an die ZP1 , in der er zum Mitochondrien. Diese Markierung , einem Derivat von Triphenylphosphonium , sowohl positiv geladene als auch hydrophobe , und der Sensor erfolgreich in Zellen . Dies ermöglichte es den Forschern, Pools von Mobil Zink in den Mitochondrien zu visualisieren.

Christopher Chang, Professor für Chemie und der Molekular- und Zellbiologie an der University of California - Berkeley, der nicht Teil des Forschungsteams war , sagt :

"Dies ist ein aufregendes neues Konzept zur Erfassung mit einer Kombination von Reaktions- und Anerkennung basierte Ansätze , die mögliche Anwendungen für die Diagnose mit Zink Fehlregulation hat . "

Die Rolle von Zink in Prostatakrebszellen

Die Wissenschaftler sind bereits mit dem Sensor , damit sie verstehen , warum Zinkwerte , die in der Regel in der Prostata sind sehr hoch, drastisch sinken in krebsartigen Prostatazellen .

Radford weiter:

"Wir können diese Tools Damit wir versuchen, Einblick in die Zinkspiegel in der Zelle Wechsel während des Fortschreitens des zu gewinnen verwenden, um Zinkhandelin Prostatazellen zu untersuchen, sowohl gesunden und kranken . Prostatakrebs . "

Nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention (CDC) ist Prostatakrebs die häufigste Krebserkrankung bei amerikanischen Männern und ist eine der häufigsten Todesursachen .

Die MIT- Forscher sind nun nach Möglichkeiten der Verwendung von ähnlichen Fluoreszenzsensoren , einen diagnostischen Test zu erstellen , wie Prostata-Krebs ist heilbar , wenn er früh genug .

Es ist bekannt , dass Zink fördert die Stabilisierung der Proteinstruktur und der Katalysator ist für einige Zellreaktionen . In der Prostata, hilft Zink akkumulieren Citrat, eine Komponente des Samens.

Im Inneren der Mitochondrien der epithelialen Prostatazellen , ist Zink bekannt, das Stoffwechselenzym hemmen , Aconitase . Die Wissenschaftler glauben, dass durch die Blockierung Aconitase , verkürzt Zink den Zitronensäurezyklus - die Reihe von Reaktionen notwendig, um ATP , der Energiewährungder Zelle zu produzieren.

Die meisten ATP-Produktion erfolgt in den Mitochondrien und das MIT-Team die Theorie, dass , wenn Prostata-Zellen zu Krebs , Zink verbannen sie von hier aus , so dass die Krebszellen , um die zusätzliche Energie, die sie zu wachsen und sich teilen müssen produzieren .

Radford , erklärt :

"Wenn eine Zelle unkontrolliert teilen und es braucht viel chemische Energie , dann ist es auf jeden Fall nicht wollen Zink stören Aconitase und Produktion von ATP zu verhindern . "

Die Wissenschaftler fanden heraus , dass, obwohl die Krebsprostatazellenabsorbiert das Zink, das nicht in der mitochondira , die sie behaupten, unterstützt die Theorie, zu sammeln.

Weitere Studien in Rolle spielt Zink im Körper

Die Ergebnisse legen nahe , dass in gesunden Zellen , Zink in die Mitochondrien von einem unbekannten Protein durchgeführt werden. Dies führt die Forscher legen nahe, dass in Krebszellen kann das Protein inaktiviert werden.

Zukünftige Studien sind geplant , die eine Palette von Sensoren , entwickelt, um verschiedene Organellen innerhalb der Zelle gezielt schaffen wird.

Die Forscher konzentrieren sich nun ihre Anstrengungen auf die Rolle von Zink im Gehirn, wo angenommen wird, als ein Neurotransmitter zu arbeiten. Sie werden , welche Rolle Zink spielt im Hören, Sehen und Riechen zu studieren.

Stephen Lippard , Senior-Autor und Arthur Amos Noyes Professor für Chemie am MIT, kommt zu dem Schluss :

"Die Identifizierung von intrazellulären Zielen für Mobil Zink ist ein wichtiger Schritt zum Verständnis ihrer wahren Funktion in biologischen Signal . Die nächsten Schritte beinhalten Entdeckung der speziellen biochemischen Wege, die durch Zink -Bindung an Rezeptoren in den Zellorganellen , wie beispielsweise Proteine ​​beeinträchtigt ist, und den strukturellen und begleitende funktionelle Veränderungen, die in dem Verfahren auftreten . "