Търсите Промяна: Мобилността На Клетките От Решаващо Значение За Развитието

{h1}

Биологът за развитие мишел старц-гаяно изследва мистериите на миграцията на клетките по време на развитието на яйцата.

Тази статия зад сцената беше предоставена на WordsSideKick.com в партньорство с Националната научна фондация.

Клетките постоянно мигрират из нашите тела. Белите кръвни клетки се втурват към мястото на инфекция. Кожните клетки се събират, за да поправят раната. И когато човек е болен от рак, тези клетки метастазират и пътуват до далечни органи. За да може една клетка да се отдели от първоначалното си място и да пътува, тя трябва да промени своята идентичност - въпрос на включване на нови гени за експресия. За да предскаже кои гени регулират подвижността на клетките при хората, Мишел Старц-Гаяно, биолог на развитието в Университета на Мериленд, окръг Балтимор, се е обърнал към насекомо, чиито гени са поне 70 процента подобни на нашите - плодовата муха.

Когато посетих лабораторията й, за да науча повече за нейната работа, ентусиазмът на Старц-Гаяно за нейната тема беше ясен още от началото на нашето интервю. "Миграцията на клетките е необходима, за да може яйцеклетката да прерасне в красив организъм. Така че разбирането как да се движи всяка клетка е от решаващо значение за разбирането на развитието", каза тя. „Увлекателно е да мисля за това как клетките могат да правят неща, които аз като много сложен организъм имам проблеми с правенето, като намиране на посока и навреме“, каза тя през смях.

С финансиране от Националната научна фондация и марша на Dimes Starz-Gaiano проучва как клетките се движат в яйчните камери с плодови мухи. Когато яйцето на плодовата муха се подготви за оплождане, някои клетки, за да вършат работата си, трябва да пътуват до нови места. Старц-Гаяно се фокусира върху клетките, чиято задача е да построят „врата” за големия вход на спермата. Торенето зависи от успеха на миграцията им и от образуването на вратата.

Предни редови седалки

Работата на Starz-Gaiano върху клетъчната подвижност по време на развитието на яйца започна в Медицинското училище на Джонс Хопкинс с Дениз Монтел, директор на Центъра за клетъчна динамика. Те избраха плодовите мухи за модел поради огромния брой генетично-изследователски инструменти, на разположение от един век изследвания на плодови мухи. Тъй като тъканите на насекомото са прозрачни, учените също могат да се възползват от седалките от предния ред за молекулни сцени.

"Много от това, което знаехме за миграцията на клетките, идваше от наблюдението на клетките да се движат в чиния. Но това не ни каза връзката между тъканите и отделните клетки", каза Старц-Гаяно. Така групата на Монтел разработи начин да наблюдава драматичната миграция, използвайки обратна снимка, която произведе 10 секунди филм за това, което в реално време би било двучасово събитие. Комбинация от яйчни клетки от плодови мухи, движещи се в нормалната си среда, и методът на живо изобразяване разкриха сложността на мащаба на живота, невидим с просто око.

Старц-Гаяно прибра късата си руса коса зад ухото си и седна на ръба на стола си, готов да получи технически. „Мога ли да ви покажа някои слайдове на PowerPoint?“ тя попита. "Трудно е просто да се обясни с думи." Със снимки, диаграми и видеоклип с продължително време тя разплете етапи от осем до десет от развиващото се яйце на плодовата муха.

Суспендирана в чернотата е нежна сълза от клетки. Половината яйцеклетка е яйцеклетката, единичната клетка, предназначена да се дели и да израства в потомство. Другата половина е съставена от 15 кърмачески клетки, чиято роля е да се грижат за развитието на яйцето. Около 600 до 900 епителни клетки, правилни по форма, твърди и плътно свързани помежду си, подложете външната стена. В крайна сметка те ще формират черупката на яйцата.

Алпинисти

От групата на яйчните черупки две полярни клетки и шест до осем от техните съседи са на път да променят съдбата си. Те ще струпват, пътуват до яйцеклетката и ще изграждат малката врата за спермата.

Полярните клетки нямат подвижна способност, така че трябва да набират околните шест до осем клетки, за да ги граничат и да ги пренасят. Когато дойде време, двойката изпраща сигнал, протеин, подобен на цитокини, на своите съседи. Вътре в получателите се извършва сложен сигнален път, за да се експресира slbo (изразено бавно-бо) ген. И вуаля, близките епителни клетки започват новия си живот като гранични клетки.

Те обгръщат плътно двете полярни клетки като бодигардове. Скалните катерачи пътуват в унисон, хвърлят се и се придържат към една молекулна хватка след друга. Велкроподобният протеин им позволява да се залепват и освобождават от магистралата на нишките. Петното се върти и клетките се въртят водещи. Те работят заедно, безмилостно, рамо през клетките на медицинската сестра по пътя. Всичко може да се обърка през микроскопичния терен. И все пак почти винаги го правят.

Години лабораторни работи позволяват на Starz-Gaiano и нейните колеги да започнат да разбират сигналните пътища, които регулират тази поредица от събития. "Интересно е как отделните молекули могат да контролират сложно поведение. Миграцията трябва да бъде наистина строго регулирана, за да се развие, и тя работи толкова много време."

Сигнален път

Сред молекулните проверки и баланси е това, което се нарича JAK / STAT сигнален път. Когато близката клетка получи първия сигнал от полярната клетка, два ензима, наречени JAKs, или Janus кинази, се събуждат. Тогава JAKs извикват две STAT молекули, къси за сигнален преобразувател и активатор на транскрипцията. След като STATs се сдвоят, тяхната задача е да намерят ДНК и да насочат към спящия slbo ген за експресия. По този начин JAK / STAT контролира активирането на подвижността в граничните клетки.

Сигналната каскада JAK / STAT е добре известна при бозайниците, по-специално за ролята си в хематопоезата - процесът на превръщане на стволовите клетки в кръвни клетки. В допълнение, високата активност на STAT е свързана с по-инвазивни ракови заболявания, като рак на яйчниците.

Когато UMBC лабораторията на д-р Старц-Гаяно се задълбочи в това, което регулира STAT, те се съсредоточиха върху два различни гена, открити в граничните клетки. Единият е апонтичният ген, който изключва STAT активността под определен праг, спирайки допълнителните клетки да маркират и забавят групата. Вторият е генът socs36E, който спира движението чрез потискане на цитокиновата сигнализация.

"Ние сме в състояние да изучаваме гените на плодовата муха чрез експерименти със загуба на функция", обясни тя. „Като блокираме един ген и наблюдаваме какво се обърка, можем да разберем неговата роля в развитието. Например, ако печете хляб и оставите маята, хлябът не се издига. Можете да заключите, че задачата на дрождите е да направи покачване на хляб. Направихме същото с гени и протеини при мухи. "

Лабораторна работа

Тя ме изведе от кабинета си и в лабораториите, където шепа студенти и аспиранти се трудеха под нейно ръководство. "Салма иска да знае как правим всичко тук!" обяви тя, усмихната.

Кейти, лаборантката, седеше на пейка и надничаше в микроскоп. Ушните ѝ пъпки заглушиха силното механично бръмчене в стаята с музика. Тя оглеждаше плодови мухи, чукнати в безсъзнание от въглероден диоксид, напоен в подложката, на която лежеха. Докато те спяха, тя можеше да подбере неомъжените женски. Плакат на противоположната стена служи за водач. Редове мухи моделират различни физически характеристики, като долният ред показва как изглеждат мъжете и женските.

Starz-Gaiano отвори инкубатори, за да ми покаже рафтове, пълни с прозрачни флакони, чист надпис. Вътре във всяка роя мухи от всички възрасти, от миниатюрни ларви до възрастни. Те живеят на царевична каша и меласа. "Ние отглеждаме малки семейства със същите мутации. Кейти прехвърля флаконите веднъж месечно в нова храна." Всяка мутантна линия, като тази без STAT активност, трябва да бъде повдигната в отделен флакон.

Джинал, студентка, извади женските яйчници с набор от щипци и ги пусна в епруветка с течност. Устойчив екзоскелет запази телата на мухите непокътнати. По-късно интересуващите се клетки ще бъдат флуоресцентно маркирани.

След всичкото сортиране, разчленяване и оцветяване дойде забавната част - изследване на яйцата със сложен епифлуоресцентен микроскоп. Огромната машина включва компонент, който позволява на зрителя да гледа дебели тъкани едно напречно сечение. Също така дава възможност за изображения на живо. На съседния компютърен екран Starz-Gaiano се щракна наоколо и извади красиви снимки на яйчни камери, всяка от които е посочена от светещите си неонови цветове.

Професорът посочи как нейната лаборатория не е просто лаборатория, а работно място. „Студентите в моята лаборатория се обучават чрез субсидия от NSF. Хората не винаги осъзнават, че финансирането не само осигурява научни изследвания, но и създава работни места за много хора.“

Подобно на струпването на полярни и гранични клетки, чувството за насоченост в лабораторията беше остро, а екипната им работа беше възхитителна. Те се преместиха с обща цел да изследват основни въпроси за това как пътуват клетките, за да разберат по-добре имунната система на човека, стволовите клетки и дори рака.

Старц-Гаяно ми показа една последна снимка, удивлявайки се на начина, по който клетките в развиващо се яйце може да са изключително лепкави, но да пътуват с пъргавина. Въпреки отговорите, които бяха намерили досега, имаше още много да научим за най-малката единица от живота. "Как клетките навигират в постоянно променяща се среда? Как разбират какво време да отидат и къде да отидат?" - зачуди се тя на глас. "Това е просто, според мен, чудо."

Бележка на редактора: Изследователите, изобразени в статиите „Зад кулисите“, са подкрепени от Националната научна фондация, федералната агенция, натоварена с финансирането на основни изследвания и образование във всички области на науката и техниката. Всички мнения, констатации и заключения или препоръки, изразени в този материал, са на автора и не отразяват непременно възгледите на Националната научна фондация. Вижте архива зад кулисите.


Видео Добавка: ОТ АТЕИСТА К СВЯТОСТИ.




Изследване


Златната Кожа На Мъжа Вкарва Блясък В Женското Око
Златната Кожа На Мъжа Вкарва Блясък В Женското Око

Бременни Жени, Които Пият, Пият Имбибе Толкова Много, Колкото Небременни Жени
Бременни Жени, Които Пият, Пият Имбибе Толкова Много, Колкото Небременни Жени

Наука Новини


11 Изненадващи Неща, Които Могат Да Ни Накарат Да Наддадем На Тегло
11 Изненадващи Неща, Които Могат Да Ни Накарат Да Наддадем На Тегло

Наистина Ли Някои Хора Смятат, Че Шоколадовото Мляко Идва От Кафяви Крави?
Наистина Ли Някои Хора Смятат, Че Шоколадовото Мляко Идва От Кафяви Крави?

Гърда Срещу Бутилка: Опции За Претегляне На Бебета
Гърда Срещу Бутилка: Опции За Претегляне На Бебета

Остеопороза: Рискове, Симптоми И Лечение
Остеопороза: Рискове, Симптоми И Лечение

Как Да Подадете Патент
Как Да Подадете Патент


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com