Исследователи идентифицируют белок, необходимый для развития глазных линз и четкого зрения

        

Если вы хотите сделать четкие фотографии, вы не используете наждачную бумагу, чтобы очистить пятно от объектива вашей камеры. Точно так же, если вы хотите четко видеть, объектив вашего глаза должен быть свободен от препятствий.

По этой причине любопытная вещь происходит во время развития глазных линз. Вместо того, чтобы тщательно защищать свое ядро ​​и содержащуюся в нем ДНК, которые делают нормальные клетки, большинство линз-клеток делают полную противоположность. Они фактически деградируют свои собственные ядра и другие частички клеток. Если бы они оставались на месте, они блокировали бы ясное видение, вызывающее катаракту при рождении. Болезнь катаракты, обычно встречающаяся у пожилых людей, является основной причиной слепоты в мире.

До сих пор ученые не очень понимали, как эти клетки смогли это сделать – как они одновременно обрезали препятствия, не повредив надлежащее развитие линзы глаза.

Но теперь, в статье, опубликованной в PLOS Genetics биолог Университета Делавера Салил Лачке и его сотрудники показывают, что белок (Celf1) необходим для этого процесса и раскрывает механизм, используемый тремя разными позвоночными – мышей, лягушек и данио.

Они также показывают роль, которую эта молекулярная машина играет в контроле факторов, которые обычно ингибируют деление клеток, информацию, которая может иметь значительные последствия для исследований рака.

Открытия устанавливают один из самых ранних флагов в малоисследованной границе биологии глазных линз – показывая, как РНК-связывающий белок, обнаруженный у рыб, земноводных и млекопитающих, перерабатывает компоненты, обычно участвующие в клеточном делении, для контроля дифференциации клеток и специализация при разработке линз. Они показывают, что этот РНК-связывающий белок необходим для разрушения мембраны ядра и начала процесса переваривания ДНК волоконных клеток, которая в противном случае препятствовала бы зрению.

«Ученые и философы давно задавались вопросом о красоте и сложности глаза позвоночных», – писал лауреат Нобелевской премии Крейг Мелло после прочтения статьи Лачке. «Как эволюция собрала этот удивительно сложный орган?» Доктор Салил Лачке из Университета штата Делавэр систематически искал ответы на этот вопрос в течение многих лет ».

В этом исследовании Мелло сказал, что Лачке «показывает, как наведение глаз на самом деле требует деконструкции внутренних непрозрачных структур внутри клеток, которые образуют объектив, включая уничтожение самой ДНК. В совместном исследовании Salil and co Рабочие идентифицируют РНК-связывающий белок Celf1, который играет роль в развитии глаз у рыб, лягушек и мышей, и они идентифицируют ключевые мРНК, регулируемые Celf1 ».

Но как клетка разрушает свое собственное ядро ​​и ДНК, не убивая себя и не побеждая цель развития линзы? Как он знает, когда остановить эту деградацию?

«Разве это не контрпродуктивная вещь – уничтожение единственной вещи, которая держит ее в живых?» – спросил Лачке. «Это почти похоже на гибель клеток-клещей. При нормальной гибели клеток организм избавляется от ядер, а также от клетки. Но здесь объектив хочет сохранить себя функциональным и делает это, избавляясь от ядер, но сохраняя клетки , которые действуют как мешки, заполненные «кристаллическими» белками, которые эффективно преломляют свет.

РНК-связывающий белок Celf1 является ключом к этому процессу.

«Функции РНК-связывающих белков, особенно в развитии органов, не совсем понятны, главным образом потому, что ученые не смотрели на них так же тщательно», – сказал Лачке. «В большинстве исследований основное внимание уделяется сигнальным белкам и ДНК-связывающим белкам, которые важны для инициирования экспрессии генов. Но после того, как вы включите ген, вам нужно сделать многое, чтобы точно регулировать его конечный результат. В процессе, известном как« посттранскрипционный «РНК-связывающие белки определяют продолжительность жизни их целевой РНК или следует ли перевести эту РНК в белок. Таким образом, важно исследовать РНК-связывающие белки и молекулярные процессы, которые они контролируют после включения гена».

Если вы думаете о генах как огнях, которые включаются в дом, вы можете думать об этих белках как о тех, кто идет вокруг, чтобы убедиться, что огни хранятся в правильных комнатах и ​​отключены, когда они больше не нужны.

Вот где Celf1 входит. Его молекулярные взаимодействия со специфической РНК в объективе инициируют события, которые позволяют разорвать оболочку ядра и разрушить ДНК внутри, чтобы позволить свету нормально проникать в сетчатку.

]

Когда Celf1 отсутствует или недостаточен, возникают серьезные нарушения зрения, включая катаракту при рождении.

«Весь процесс очень сложный и очень жестко отрегулирован», – говорит Арчана Сиддам, которая недавно получила докторскую степень в лаборатории Лачке и была ведущим автором статьи о PLOS Genetics. «И этот проект проливает свет на молекулярный механизм этого сложного процесса. Мы знали, что объектив избавляется от ядра, но мы не знали механизм контроля. Это проливает свет на то, как именно он деградирует, какие гены участвуют и что Celf1 является фактором, который организует весь процесс ».

Часть того же процесса имеет решающее значение для деления и развития клеток, но в этих случаях он не деградирует ядро. Вместо этого он реконструирует свой конверт так, что дублируемая ДНК может быть равномерно распределена на две дочерние клетки. Эта новая информация о Celf1, несомненно, обеспечит новую тягу в других исследованиях сотовой связи, включая исследования рака.

Мелло, который поделился Нобелевской премией 2006 года по физиологии и медицине с Эндрю Огоном за открытие вмешательства РНК, сказал, что он следил за «захватывающей работой» Лачке с 2012 года, когда Лачке был удостоен престижной стипендии от благотворительных фондов Pew – первый награжден исследователем UD. Мелло был получателем Пью в 1995 году и теперь возглавляет национальный консультативный комитет, который выбирает биомедицинских ученых Пью

«Очевидно, что Делавэр делает удивительную работу по набору молодых преподавателей, – писал Мелло, – поскольку в штате Делавэр уже есть две дополнительные стипендии« Пью », которые были присуждены уже с тех пор – одна доктору Клоксину и одному доктору Кэтрин Граймс».

Исследование Лачке дает важное новое понимание в критической области исследований, сказал Мелло, выдающийся профессор в Медицинской школе Университета Массачусетса в Молекулярной медицине и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза.

«Катаракта является основной причиной слепоты, и работа доктора Лачке дает фундаментальные новые знания об основных основных механизмах, участвующих в развитии глаз», – пишет Мелло. «Это чрезвычайно важная работа».

И еще многое предстоит сделать, сказал Лачке.

«Это относительно неизведанная территория», – сказал Лачке. «Из приблизительно 1500 РНК-связывающих белков в настоящее время известно, что менее 100 в настоящее время напрямую связаны с болезнью. Мы теперь связали Celf1 с заболеванием глаз с катарактой. Это позволит ученым-офтальмологам внимательно изучить Celf1 для возможных мутаций у лиц с катарактой при и он также будет информировать раковых биологов о том, чтобы изучить Celf1 как кандидата, который может влиять на ключевые факторы, связанные с раком ».

Среди исследовательской группы Лачке были студенты Университета Делавэра Депти Ананд, Кристин Данг и Атул Какрана.

Как лаборатория Лачке исследовала науку в UD, два других сотрудника и их лаборатории делали то же самое в других моделях позвоночных – Люк Пайяр из Университета Ренна во Франции, а его команда изучала лягушек, а Джеффри Гросс из Университета Питтсбурга Школа медицины и его команда изучали данио.

Кроме того, Кэрол Готье-Куртейл, Винсент Леганьоакс, Агнес Мереу и Жюстин Вет из Университета Ренна и Линетте Перес-Кампос из Техасского университета в Остине

Исследование было поддержано грантами от Национального института здравоохранения и Retina France.

«Наука – это все о сотрудничестве», – сказал Сиддам, который сейчас работает в качестве сотрудника комиссара в офисе Winchester в штате Массачусетс в США. «Это то, что Салил воспитывает во всех своих аспирантах. Я рад, что у меня была возможность работать в этой среде. Мы работали как команда с французами и Питтсбургом, и это было так замечательно. Мы так многому научились друг от друга, и объем стал больше из-за всех вкладов ».

      

Source link