Neu gefundene Protein hilft Zellen bauen Gewebe

Brown University Biologen haben ein neues Molekül, in Fruchtfliegen , die Schlüssel für den Informationsaustausch nötig, um Flügel richtig zu bauen, ist gefunden. Sie haben auch entdeckt Beweise , dass eine analoge Protein kann bei Menschen vorhanden sind und kann mit Problemen wie Lippen- oder vorzeitige Ovarialinsuffizienz zugeordnet werden.

Als sie zusammenarbeiten, um Körperteile zu bilden, Zellen in sich entwickelnden Organismen zu kommunizieren wie Arbeiter auf einer Baustelle . Die Entdeckung eines neuen Signalmolekül bei Fliegen von der Brown University Biologen hilft nicht nur erklären, wie Zellen viele Langstrecken Nachrichten senden , sondern bietet auch neue Hinweise für Forscher, die untersuchen, wie die menschliche Entwicklung schief geht, zum Beispiel in Fällen von Lippen- und Gaumenspalte .

Für alle, die Vielfalt des Lebens , tierische Zellen beschäftigen nur eine kleine Gruppe von Proteinen , diese Baustelle Signale, die Konstruktion zu koordinieren senden. Aus diesem Grund , sagte Kristi Wharton , Associate Professor für Molekularbiologie , Zellbiologie und Biochemie, die Untersuchung dieser Proteine ​​und Signalwege in Fruchtfliegen erlauben Biologen und Mediziner zu erklären, wie die Entwicklung und andere zelluläre Prozesse in einer Vielzahl von Kreaturen und Geweben auftreten .

"Wir sind daran interessiert, wie das Muster einer Hand Formen oder , wie das Muster eines Flügelformen", sagte Wharton . "Wie Zellen wissen, dass ihre Position in einem sich entwickelnden Gewebe ? "

Beim Menschen ein Schlüssel Familie der Signalmoleküle, die solche Nachrichten übermitteln sind knochenmorphogene Proteine ​​( BMPs ) . In Fruchtfliegen die direkt analog Proteine ​​tragen den Namen " Glasbodenboot " ( Gbb ) , weil eine mutierte Form macht Larven erscheinen statt milchig weiß klar. Bis heute hat die gängige Meinung war, dass Signal stammt aus einer Fliege Form von BMP als Gbb15 bekannt.

" Der Gedanke für die längste Zeit ist, dass dieser kleiner Protein ist das einzige Produkt , das gebildet wird und wichtig für die Signalisierung ", so Wharton . " Wir fanden aber eine andere Form dieser Signalmolekül, das vorher nicht bekannt war. "

Wharton und ehemaliger Postdoc Takuya Akiyama Einführung des neuen Moleküls , Gbb38 , in der 3. April -Ausgabe der Zeitschrift Science Signaling . Versuche zeigten, dass in Geweben, wo es reichlich, insbesondere Teile der Flügel , erwies Gbb38 Weitere Signalisierungsaktivität als Gbb15 verantwortlich und erschien besonders wichtig für die Durchführung Langstreckensignale.

Mögliche Verbindungen zu den Menschen

Zusätzlich zu den Ergebnissen in Fliegen, Akiyama festgestellt, dass Mutationen in den Genen für die Herstellung von BMPs bei Menschen , die direkt spiegeln den genetischen Code für die Herstellung Gbb38 in Fliegen, treten bei Menschen mit Lippen (mit oder ohne Gaumenspalte ) , und die Fortpflanzungsstörungen vorzeitige Ovarialinsuffizienz und anhaltende Müller Syndrom. In anderen Worten, eine Mutation, die Gbb38 Produktion in Fliegen unterbricht , ist analog zu den Mutationen, die mit Entwicklungsstörungen in unterschiedlichen Geweben bei Menschen assoziiert .

Die genetische Analyse beweist nicht, dass Mutationen, die die Produktion von einem analogen Signal-Protein des Menschen beeinträchtigen würde die Ursache dieser Erkrankungen, wobei die Wharton . In der Tat, eine länger als BMP wie Gbb38 noch bei Menschen entdeckt zu werden. Aber die neue Entdeckung mindestens betont die Notwendigkeit der Forschung , um diesen Link , vielleicht zunächst bei Mäusen zu untersuchen, sagte sie.

Ein weiterer möglicher Vorteil der Feststellung , sagte sie, ist, dass die Suche nach einem Gbb38 analogen beim Menschen könnte die aktuelle Verwendung von BMPs als Therapeutika für die Knochenreparatur , Band Fusionen und Rekonstruktion der Kiefer-Gesichtsknochendefektezu verbessern.

" Wenn große Formen menschlichen BMPs sind in der Tat vorhanden, die durch die drei menschlichen Mutationen vorgeschlagen wird , dann könnte eine sehr nützliche Alternativen zu der kurzen BMPs , weil die großen Formen sind im Hinblick auf die Signalisierung aktiver und unterschiedliche Eigenschaften in vivo , " Wharton sagte .

Entdeckung auf dem Flügel

In dem neuen Papier, das von einer durch zweite Autor Guillermo Marques von der University of Alabama vorgesehen Antikörper unterstützt, waren Akiyama und Wharton in der Lage, Gbb38 entdecken , weil sie zunächst gefragt , was passiert , wenn sie unterbrach die Schaffung Gbb15 . Wenn sie das täten, durch Mutation der genetischen Anweisungen, die Enzyme zu sagen, wo Gbb15 aus einer mehr Protein geschnitten , bemerkten sie, dass die Signal-Aktivität wurde nur leicht statt reduziert komplett weg als konventionelle Weisheit hätte voraussagen können .

Weitere Untersuchungen zeigten, dass es einen anderen Ort, wo könnte Enzymen geschnitten , um ein Protein zu machen. Schneiden an dieser Stelle ergab die mehr Gbb38 Protein. Wenn sie unterbrochen , dass die Spaltung in Fliegen , fanden die Forscher , dass Signal signifikant behindert. Insgesamt Reduzierung der Signal kamen aus unterbrechen sowohl Gbb15 und Gbb38 .

In lokalen Bereichen des Flügels Gewebe unterdessen Akiyama festgestellt, dass zu unterbrechen Gbb15 hatte Folgen für die Signalisierung nur zwischen benachbarten Zellen . Unterbrechen Gbb38 derweil gelassen lokalen Signalisierung intakt, aber erstellt Probleme deutlich weiter entfernt.

" Die kleine Protein nicht sehr weit bewegen über das Gewebe ", sagte Wharton . " Aber wir fanden das große Protein hat eine sehr große Reichweite . Das kann eine Antwort auf die langjährige Frage, was regelt die Bandbreite dieser Signalmoleküle zu bieten."

Der Ausblick für die Entwicklungsbiologen daher kann in der Tat deutlicher in einer größeren Glasbodenboot sein .