2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
A Utahi Egyetem biológusai találtak egy gént, amely szabályozza a ritmuszavarokat a férgek életében: étellenyelést, tojásrakást és kakilást.
Ha a gén le van tiltva, a férgek nem tudnak lenyelni, így elpusztulnak. Ha a gént részben helyreállítják, így a férgek le tudják nyelni, akkor szaporodási nehézségeik vannak, és székrekedésük lesz.
„Találtunk egy gént, amely fontos a fonálférgek alapvető ritmusainak szabályozásában” – mondja Andres Villu Maricq biológiaprofesszor és orvos, a Utah-i Egyetem Agyintézetének tagja."Ugyanazok a géntermékek, amelyek az emlősök életének alapvető folyamatait szabályozzák, megtalálhatók a férgben is. A savanyú tanulmány azt sugallja, hogy ennek a génnek és a rokon géneknek kritikus szerepük lehet az emberek és más állatok ritmikus viselkedésének szabályozásában."
A gén felfedezéséről a Cell folyóirat 2005. október 7-i számában számoltak be. A tanulmány a másodpercek és órák közötti hosszú ultraradián ritmusokkal foglalkozik, amelyek szabályozzák a test olyan funkcióit, mint a pulzusszám, a légzés, a nyelés és a belek összehúzódása. Maricqsays szerint sokkal kevesebbet tudunk az ultradián ritmusokról, mint a cirkadián ritmusokról, amelyek szabályozzák az alvás, az ébrenlét és a tevékenység 24 órás ciklusát.
A férgek ultradián ritmusát szabályozó gén olyan rokon génekhez kapcsolódik, amelyek mutáció esetén az emlőssejtek ellenőrizetlen növekedését okozzák – ez a rák jellemzője. A gén működésének megismerésével a kutatók megtanulhatják, hogyan zavarhatják meg – ez egy lehetséges módja új rákgyógyszerek megtalálásának
Maricq és munkatársai a Caenorhabditis elegans-t, egy milliméter hosszú (1 25 hüvelyk) fonálférget tanulmányozták, amely a talajban található, baktériumokat eszik, és gyakran használják a genetikusok. A kutatók felfedeztek egy féreggént, amelyet vav-1-nek neveztek el – amely három hasonló emberi génhez kapcsolódik. A tanulmány kimutatta, hogy a gén szabályozza a simaizom ritmikus összehúzódásait a féreg testének három részében az izomsejtek kalciumszintjének rendszeres emelésével és csökkentésével:
- A garat, amely a torok féreg megfelelője, és egy-két másodpercenként hullámszerűen kitágul és összehúzódik, hogy a féreg le tudjon nyelni.
- Az ivarmirigyhüvely, egy csőszerű simaizom-struktúra, amely hét másodpercenként összehúzódik az ovuláció során, és kinyomja a petesejteket, hogy a spermiumok megtermékenyíthessék őket.
- A belek, amelyeknek nyomás alá kell helyezniük, majd el kell engedniük, hogy a féreg 45-50 másodpercenként tudjon székelni.
Amikor a tudósok letiltották a vav-1 gént, a férgek nem tudták lenyelni a táplálékot, és a négy lárvaszakasz közül az első vége előtt elpusztultak, vagyis 10-12 órával a normál kéthetes élettartamuk után.
Amikor a kutatók helyreállították a vav-1 gént éppen a garatban, hogy a féreglárvák enni tudjanak, túléljenek és felnőhessenek, a férgek ritkán tudtak utódokat nemzeni, és az 50 másodperces székelési ciklusuk szabálytalanná vált. kaki 195 másodpercre vagy 3¼ percre nő.
"A féreg képes nyelni, élni, és felnőtté válni, nagyon súlyos székrekedéssel" - mondja Maricq. "A mutánsoknak néha hat-tíz percet kell várniuk."
A Brain Institute „a viselkedés molekuláris szabályozása iránt érdeklődik – idegrendszerünk működése iránt” – mondja Maricq. "A Vav az agyban található, és most megmutatjuk, hogy ez a vav-1 gén központi jelentőségű [férgek] ritmikus viselkedésének szabályozásában."
A tudósok nem tudják, hogy a vav gének szabályozzák-e az emberi nyelést, peteérést vagy székletürítést, "de ez nyilvánvaló út lesz a további kutatásokhoz" - teszi hozzá. "Majdnem minden viselkedésünk aritmiás: légzés, nyelés, szívverés és agyműködés."
Maricq a tanulmányt Mary Beckerle biológussal, a Utah-i Egyetem Huntsman Cancer Institute igazgatóhelyettesével és laboratóriumi kutatásokért felelős vezető igazgatójával végezte; Kenneth Norman, posztdoktori ösztöndíjas; valamint Robert Fazzio és Jerry Mellem, mindketten biológia szakos hallgatók a vizsgálat idején. További társszerzők Maria Espelt és Kevin Strange a Nashville-i Vanderbilt Egyetemről, Tenn. A tanulmányt az American Cancer Society, a National Institutes of He alth, a National Science Foundation, az American HeartAssociation és a Huntsman Cancer Foundation finanszírozta.
A rák kapcsolata
A rákos csoportok finanszírozták a vizsgálatot, mivel a vav-1 féreg génje analóg az emlősökben található ismert "proto-onkogénekkel" – olyan génekkel, amelyeket a szervezet különféle normális folyamatokhoz használ, de mutáció esetén onkogénné válhat. rákot okozó gén.
A mutáns vav génekről kimutatták, hogy rákszerű elváltozásokat okoznak a sejtekben, de még nem mutatták ki, hogy rákot okoznak az emberteleneknél, akiknek három vav génje van.
"Nem sokat tudunk arról, hogy mit csinálnak, " kivéve, hogy amikor az immunsejteket baktériumok vagy más betolakodók stimulálják, a vavgének segítenek növelni a sejtek kalciumszintjét, ami ébresztést küld a többi sejtnek. az immunrendszert, mondja Maricq.
Más gének és fehérjéik be- és kikapcsolják a vav-1-et. Ha ez a kontroll megszűnik, a vav-1 felszabadul, így a sejtek kontroll nélkül nőnek, és rákossá válhatnak.
Így, a vav-1 az egyik „szereplője az események sorozatában, amelyek rákhoz vezethetnek” – mondja Maricq. "Az ok, amiért meg akarja ismerni a játékosokat, az az, hogy mindegyikük potenciális célpontot jelent a kábítószerek számára, ami egy lehetséges módja a folyamat megállításának."
A rákot okozó vav-1-et tartalmazó férgek felhasználhatók a lehetséges új rákellenes gyógyszerek tesztelésére. Ha az onkogén változást okoz a féreg ritmusos viselkedésében, akkor a viselkedésváltozást megállító gyógyszerek a rák ellen is hathatnak, mondja Maricq.
A ritmusgén megtalálása
Maricq csapata úgy fedezte fel a thevav-1 gént a férgekben, hogy a gén emlős változatával kezdte, majd a féreg genetikai tervrajzában kereste a hasonló géneket.
Ezután a kutatók zöld fluoreszcens fehérjével jelölték meg, hol működik a vav-1. A garat, az ivarmirigy hüvely és a belek zölden izzottak.
A vav-1 gén hatásának tesztelésére a kutatók olyan férgeket tenyésztettek ki, amelyekből hiányzott a gén. "Megszülettek, de hamarosan megh altak, mert nem tudtak enni" - mondja Maricq.
A férgek szája vagy más testrészei nem hiányoztak, „de a garat nem pumpált” – teszi hozzá. Próbaként a tebiológusok visszahelyezték a gént a garatba, de a féreg többi részét nem. Ennek eredményeként a férgek ehettek, és felnőtt korukig fejlődhettek, de azután peteérési és ürülékzavarok alakultak ki.
C. Az elegans férgek hermafroditák – hímek és nőstények egyaránt –, és maguk készítik spermájukat és petékeiket. A ritmikus összehúzódások szabályozzák, hogy a peték hogyan nyomódnak le a csőszerű ivarmirigyhüvelyen a spermiumot tartalmazó spermiumba.
Amikor a vav-1 le van tiltva, a férgeknek "szinte nincs utóda" - mondja Maricq. "Nincs megfelelő szinkronizált ovulációjuk. A petesejteket időzíteni kell, hogy a megfelelő időben bejussanak a spermathecaba, mert a sperma összehúzódik. Felvághatja a petesejteket, ha az időzítés ki van kapcsolva." Megfelelő ritmikus összehúzódások nélkül a petesejtek is túl fiatal vagy túl idős ahhoz, hogy megtermékenyítsék, amikor elérik a spermatékát.
A tanulmány részeként a kutatók leállítottak különböző géneket, hogy bemutassák a molekuláris események láncolatát, amelyben a vav-1 úgy működik, mint egy kapcsoló a sejtek kalciumszintjének szabályozására, és így a nyelésért, ovulációért és székletürítésért felelős összehúzódásokat.
A lánc akkor kezdődik, amikor a vav-1 gént a VAV-1 fehérje előállítására használják. A fehérje aktivál más fehérjéket, amelyeket az úgynevezett Rho/Rac gének állítanak elő. Ezután a Rho/Rac fehérjék be- és kikapcsolják a többi gént és fehérjét.
A tanulmány megállapította, hogy amikor a Rho/Rac fehérjéket bekapcsolják, az IP3 nevű vegyszer szintje megnő a sejtekben. Az IP3 az endoplazmatikus retikulumon lévő "receptorokhoz" kapcsolódik, amely egy kalciummal töltött membrán az egyes sejtekben. Az IP3 hatására az endoplazmatikus retikulum kalciumot bocsát ki a sejtbe. A kalciumszint emelkedése és csökkenése szabályozza a ritmikus összehúzódásokat, amelyek felelősek a férgek nyeléséért, peteéréséért és kakizásáért.
A Utah-i Egyetem Brain Institute-jával kapcsolatos további információkért lásd:
