Genau Was sind Schutz Prionen ?

Am häufigsten mit solchen Krankheiten als " Rinderwahnsinn " und die damit verbundenen Creutzfeldt -Jakob-Krankheit Prionen sind immer für ihre Fähigkeit, potenziell nützliche Eigenschaften in einer Vielzahl von Organismen , Hefe Leiter unter ihnen herbei anerkannt.

Jetzt hat ein Team von Wissenschaftlern hat sich deutlich auf die Arbeitsplatzbeschreibung von Prionen als Agenten des Wandels aufgenommen Identifizierung eines Prion auszulösen vermag einen Übergang in die Hefe von seinen üblichen einzelligen Form einer Genossenschaft , vielzelligen Struktur . Diese Änderung , die Chancen Hefe für das Überleben angesichts der rauen Umgebungsbedingungen zu verbessern scheint , ist ein epigenetischer Phänomen - eine vererbbare Veränderung brachte ohne Änderung der zugrunde liegenden Genom des Organismus .

Diese neueste Entdeckung in der Zeitschrift berichtet Zelle, Hat ihren Ursprung in der Arbeit vor einigen Jahren im Labor von Whitehead Institute Mitglied Susan Lindquist begonnen. Im Jahr 2009 Randal Halfmann , damals Doktorand in Lindquist Labor , identifiziert Dutzende von Proteinen in Hefe , die in der Lage, Prionen zu bilden. Dass die Forschung stark erweitert das bekannte Universum von Prion -Elemente in Hefe , sondern um eine zentrale Frage nicht beantwortet : Welche Funktion , falls vorhanden, sind diese Prionen eigentlich ?

Auf der Suche nach einer Antwort, Halfmann , heute ein Gefährte der University of Texas Southwestern Medical Center , und Kollegen in der Lindquist Labor versucht, die Tatsache, dass mehrere der Prion - Proteine ​​bilden sie identifiziert hatte gehandelt , um die Transkription von Hefe Gene modifizieren zu nutzen. Es lag nahe, dass, wenn sie erkennen konnte , welche Gene wurden geregelt , könnten sie in der Lage, die Funktion der Prionen " zu bestimmen.

"Wir haben uns die fünf Transkriptionsregulatoren , die bekannt sind , um Prionen in Hefe , und wir fanden heraus, dass in der Tat, nur ein Gen im gesamten Hefegenom wurde von allen fünf Transkriptionsfaktoren reguliert ", sagt Halfmann .

Das Gen , wie sich herausstellt , war FLO11 , ein Key Player in Vielzelligkeit in Hefe. Die Änderungen der FLO11 Expression wurde gezeigt, wie ein Schalter wirken , Schalt Hefe aus sphärisch filamentöser Form . Halfmann stellt fest, dass FLO11 , die gezeigt wurde, dass durch epigenetische Elemente reguliert werden , ist ebenfalls höchst empfindlich gegenüber Umwelt Stress . Wissend, dass die Prionen Form eines Proteins ist im Wesentlichen eine fehlgefaltete Form des Proteins , und dass Stressbedingungen erhöhen die Häufigkeit der Proteinfehlfaltung und Prionenbildung, begannen die Wissenschaftler die Möglichkeit, dass die Prionen könnten sich unter den epigenetische Schalter beeinflussen die sein betrachten Aktivität FLO11 .

Die Gruppe konzentriert sich auf ein Transkriptionsfaktor als MOT3 bekannt , Feststellung, dass Hefe- Zellen, die das Prion- Form dieser Faktor , [ MOT3 ] erwarb eine Vielzahl von multizellulären bekannt FLO11 Ausdruck benötigen Wuchsformen . Dies war ein klares Indiz dafür, dass Prionenbildung wurde die Differenzierung der Zellen und die anschließende Zusammenarbeit verursachen . Aber was ist mit dem Stress Aspekt der Hypothese ?

Durch das Testen von Hefezellen gegenüber einer Vielzahl von Stressoren , die Wissenschaftler entdeckt , dass die Belastung auf eine Konzentration von Ethanol , die derjenigen natürlich vorkommenden während der Fermentation erhöhte [ MOT3 ] Bildung von Faktor 10.They auch gefunden, dass , wenn die Zellen die Ethanol ausgesetzt verschoben ihre Stoffwechsel umgebenden Sauerstoff durch die Atmung zu verbrennen , zurück die Prionen in ihre nicht - Prion Konformation [ mot3- ] , und die Hefe zum einzelligen Zustand zurückversetzt. Im Wesentlichen fuhr Prionenbildungeine Verschiebung zu Vielzelligkeit und hilft , die Hefe , um gut durch den Ethanol Sturm.

"Was wir am Ende haben, ist zwei aufeinanderfolgende Umweltveränderungen , die auf eine vererbbare epigenetische Element drehen und dann , sie auszuschalten ", sagt Halfmann . " Und zwischen diesen beiden Änderungen , die Prion ist der Zellen verursacht , um eine multizelluläre Wachstumsform , die wir denken, ist für ihr Überleben wirklich wichtig zu erwerben. "

Lindquist, der auch ein Howard Hughes Medical Institute Investigator hat lange argumentiert, dass Prionen haben eine entscheidende Rolle bei der Hefe Evolution gespielt und hat einen Körper aus starken Stütz Beweise angehäuft.

" Wir sehen sie als Teil eines bet-hedging -Strategie, die die Hefe auf ihre biologischen Eigenschaften schnell ändern, wenn ihre Umwelt drehen ungünstigen ermöglicht ", so Lindquist . Sie stellt die Theorie auf , dass Prionen können solche Rollen über Hefe zu spielen, und ihr Labor beabsichtigt, ähnliche Ansätze bei der Jagd auf Prionen und Prion-ähnlichen Mechanismen , die möglicherweise von Vorteil in anderen Organismen zu nehmen.

Für Lindquist Labor Postdoc Alex Lancaster , der auch einer der Autoren der neuen ZellePapier, deuten diese neuesten Erkenntnisse zu einem potentiell neuen Ansatz für das Verständnis grundlegender Mechanismen der Komplexität menschlicher Krankheiten, einschließlich Krebs , dessen Markenzeichen gehören Proteinfehlfaltung, epigenetische Veränderungen , Stoffwechselfehler, und vielfach veränderten Zellzustand , Art und Funktion . Lancaster vergleicht die Möglichkeit, dass die Eröffnung eines Black-Box .

"Es ist aufregend zu denken , dass dies ein weiteres Werkzeug in der Werkzeugpalette in der Studie von Vielzelligkeit zu werden", sagt Lancaster . "Wir wissen, dass einige Tumoren sind eine heterogene Population von Zellen, und wir wissen, dass Tumor Zellen können in in ihrer Umgebung zu entwickeln , um sicherzustellen, ihr eigenes Überleben . Dieses System könnte uns helfen, die Rolle der epigenetische Vererbung innerhalb von Tumoren zu verstehen und wie sie sein Einfluss Zell-Zell- Interaktionen und auch die Wirksamkeit von Arzneimitteltherapien zu beeinflussen . "