Video: Cara Sel Mengendalikan Kromosom Pecah
2023 Pengarang: Bailey Leapman | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-09-16 19:18
Para saintis dari Institut Biokimia Max Planck menemui tindak balas selular baru terhadap kerosakan DNA yang berterusan: Selepas diiktiraf dan pada mulanya diproses oleh jentera selular, kromosom yang rosak diimbas secara meluas untuk homologi dan pecahan itu sendiri kemudiannya ditambatkan kepada sampul nuklear.
Oleh itu para penyelidik menemui satu ciri yang mengejutkan tentang cara pemecahan untaian DNA boleh dikendalikan. Penemuan mereka yang tidak dijangka mempunyai implikasi penting untuk pemahaman mekanisme pembaikan DNA.
Molekul pusat untuk kehidupan ialah DNA, yang membentuk pelan tindakan genetik organisma kita. Walau bagaimanapun, molekul berharga ini sentiasa diancam oleh pelbagai sumber kerosakan. Kerosakan DNA adalah punca perkembangan kanser, penyakit degeneratif dan penuaan. Jenis kerosakan DNA yang paling berbahaya dan maut ialah DNA double strand break (DSB). Satu DSB sudah cukup untuk membunuh sel atau menyebabkan penyimpangan kromosom yang membawa kepada kanser. Oleh itu, sel telah mengembangkan sistem pembaikan DNA yang terperinci yang penting untuk kesihatan manusia.
DSB boleh dibaiki dengan penyambungan hujung bukan homolog yang mudah ralat, laluan di mana penghujung DSB dicantumkan semula. Laluan pembaikan alternatif, yang dipanggil penggabungan semula homolog, kebanyakannya bebas ralat dan memerlukan urutan DNA homolog untuk membimbing pembaikan. Sejumlah besar penyelidikan, oleh ramai saintis di seluruh dunia, telah memberikan kita gambaran terperinci tentang bagaimana kerosakan DNA itu dikenali dan akhirnya dibaiki. Walau bagaimanapun, setakat ini sedikit yang diketahui, cara jujukan homolog ditemui dan cara sel bertindak balas apabila pecah DNA berterusan.
Kini, saintis di sekitar Stefan Jentsch, ketua Jabatan Biologi Sel Molekul, dapat menjelaskan soalan ini, seperti yang mereka laporkan dalam isu Sel Molekul yang akan datang.
Para saintis mengubah suai strain yis di mana DSB boleh diinduksi dan diikuti dari semasa ke semasa. Selain itu, mereka berjaya melabelkan pecahan DNA untuk kajian mikroskopik. Dengan menggunakan pengimejan digital resolusi tinggi, mereka memerhati selepas beberapa jam pergerakan yang diarahkan pecah ke sampul nuklear. Jentsch dan rakan sekerja membuat spekulasi bahawa penambatan pada sampul nuklear ini boleh menjadi ukuran keselamatan sel untuk mengelakkan kejadian penggabungan semula yang salah dan tidak diingini, yang boleh membawa akibat bencana seperti perkembangan kanser atau kematian sel.
Marian Kalocsay dan Natalie Hiller, yang menjalankan kajian itu sebagai sebahagian daripada penyelidikan tesis PhD mereka, kemudian berusaha untuk membongkar butiran molekul tentang cara DSB yang berterusan diiktiraf, diproses dan – akhirnya - dipindahkan ke nuklear sampul surat.
Menggunakan kaedah resolusi tinggi – yang dipanggil teknik cip-on-chip - yang membenarkan untuk menyiasat pengambilan faktor pembaikan kepada DNA dalam butiran yang belum pernah berlaku sebelum ini, para penyelidik membuat pemerhatian yang mengejutkan: Dalam percubaan yang jelas untuk mencari homologi dan pembaikan DSB, protein yang dipanggil Rad51 (atau "recombinase") bermula dalam masa satu jam untuk terkumpul dan merebak secara dua arah dari masa rehat, meliputi selepas masa yang singkat seluruh kromosom - kawasan yang jauh lebih besar daripada yang sepatutnya. "Menariknya, penyebaran Rad51 hanya berlaku pada kromosom di mana pecahan berada dan tidak "melompat" ke kromosom lain", kata Kalocsay. Bagi pengetahuan penyelidik, ini adalah perihalan in vivo pertama bagi carian homologi seluruh kromosom yang sedang dijalankan, yang merupakan peristiwa paling misteri dalam pembaikan DSB. Oleh itu, penemuan ini mempunyai implikasi penting untuk pemahaman pembaikan DNA melalui penggabungan semula homolog.
Selain itu, Kalocsay dan Hiller mengenal pasti pemain penting novel dalam tindak balas kerosakan DNA yang penting untuk pengaktifan Rad51 serta untuk penempatan semula DSB ke sampul nuklear: varian histon H2A. Z. Pada peringkat awal pembaikan DNA ia dimasukkan ke dalam DNA berhampiran DSB dan penting di sana untuk memulakan mekanisme pembaikan berikut. Kemudian, lampiran SUMO protein pengubahsuai kecil kepada H2A. Z memainkan peranan penting dalam penambatan pemecahan ke sampul nuklear. “Selain itu, sel yang kekurangan H2A. Z sangat sensitif terhadap DSB, sekali gus mendedahkan H2A. Z sebagai faktor penting dan baru dalam pembaikan DSB”, jelas Hiller.
Disyorkan:
Satu Sebab Mengapa Kromosom Pecah, Selalunya Membawa Kepada Kanser
Dalam sepuluh tahun yang lalu, penyelidik dalam kestabilan genom telah memerhatikan bahawa banyak jenis kanser dikaitkan dengan kawasan di mana kromosom manusia pecah. Mereka telah membuat hipotesis - tetapi tidak pernah membuktikan - bahawa replikasi yang perlahan atau diubah menyebabkan kromosom pecah.
Cara Kromosom Bertemu Dalam Gelap: Suis Yang Menghidupkan Pemodanan X Kromosom
Kumpulan penyelidikan yang diketuai oleh saintis di Universiti Warwick telah menemui pencetus yang menyatukan kromosom X dalam sel wanita pada peringkat penting perkembangan embrio. Penemuan mereka juga boleh memberikan pandangan baharu tentang cara kromosom lain yang serupa secara spontan mengenali satu sama lain dan diikat bersama pada bahagian penting proses sel analog.
Protein Membantu Membezakan Hujung Kromosom Daripada Pecah DNA
Makmal Baumann Institut Stowers telah menunjukkan cara sel manusia melindungi kromosom berakhir daripada pembaikan sesat yang boleh membawa kepada kanser. Kerja yang diterbitkan dalam The EMBO Journal, penerbitan European Molecular Biology Organization, mengikuti demonstrasi in vitro 2007 pasukan itu tentang peranan protein hRAP1 dalam menghalang hujung kromosom daripada bergabung dengan pecahan DNA baharu.
Meramalkan nasib sel stem: Kaedah baharu menyahkod pergerakan sel, meramal dengan tepat cara sel akan membahagi
Penyelidik di Institut Politeknik Rensselaer telah menemui kaedah baharu untuk meramal - dengan ketepatan sehingga 99 peratus - nasib sel stem. Menggunakan teknologi penglihatan komputer canggih untuk mengesan pergerakan sel halus yang mustahil untuk dilihat dengan mata manusia, Profesor Badri Roysam dan bekas pelajarnya Andrew Cohen '89 berjaya meramalkan cara sel stem akan terbelah dan apakah ciri-ciri utama sel anak perempuan akan mempamerkan.
Bukti langsung tentang cara sel T kekal dalam mod 'siap sedia': Kajian menawarkan cara mengaktifkan sel T untuk melawan penyakit tanpa pencetus antigen
Selalunya sel T kita - sel darah putih yang bertindak sebagai polis sistem imun - berada dalam apa yang pakar imunologi panggil "keadaan senyap", sejenis mod siap sedia. Selama bertahun-tahun, saintis tertanya-tanya sama ada senyap berlaku secara lalai atau sama ada sel T perlu bekerja untuk berdiam diri.
