Etsitään Muutosta: Cell Motility Crucial Development

{h1}

Kehitysbiologi michelle starz-gaiano tutkii solujen muuttoliikkeen mysteerejä munantuotannon aikana.

Tämä kulissien takaa koskeva artikkeli toimitettiin WordsSideKick.comille yhteistyössä National Science Foundationin kanssa.

Solut muuttavat jatkuvasti koko kehomme. Valkosolut kutistuvat infektiokohtaan. Ihosolut ralli haavan korjaamiseksi. Ja kun joku kärsii syöpään, nämä solut metastasisoivat ja matkustavat kaukaisiin elimiin. Jotta solu irtoaa alkuperäisestä paikastaan ​​ja matkustaa, sen on muutettava identiteettinsä - kysymys uusien geenien kääntämisestä ilmentämiseen. Jotta ennustetaan, mitkä geenit säätelevät solujen motiliteettia ihmisissä, Michelin Starz-Gaiano, Baltimore Countyn Marylandin yliopiston kehitysbiologi on kääntynyt hyönteiseksi, jonka geenit ovat vähintään 70-prosenttisesti samanlaisia ​​kuin meille - hedelmäkärpä.

Kun kävin hänen laboratoriossaan saadakseen lisää tietoa hänen työstään, Starz-Gaianon innostus hänen aiheeseensa oli selvä haastattelun alusta. "Solujen siirtäminen on välttämätöntä, jotta muna kasvaa kauniiksi organismeiksi. Joten ymmärrys siitä, miten solut liikkuvat, on ratkaisevan tärkeää kehityksen ymmärtämiseksi", hän sanoi. "On mielenkiintoista ajatella, miten solut voivat tehdä asioita, joista minä, hyvin monimutkaisena organisminä, on vaikeuksia tehdä, kuten löytää suunta ja olla ajoissa", hän sanoi naurulla.

National Science Foundationin ja Dimesin maaliskuun rahoituksella Starz-Gaiano tutkii, kuinka solut liikkuvat hedelmäkampelakammioiden sisällä. Kun hedelmäpelto-muna valmistautuu hedelmöitymiseen, jotkut solut, jotka tekevät työtä, joutuvat matkustamaan uuteen paikkaan. Starz-Gaiano keskittyy soluihin, joiden tehtävänä on rakentaa "ovi" sperman suuruudelle. Lannoitus riippuu niiden muuttoliikkeen menestyksestä ja oven muodostumisesta.

Etupään istuimet

Starz-Gaianon solujen motiliteettia munankehityksen aikana alkoi Johns Hopkinsin yliopiston lääketieteen laitoksella Cell Dynamics -keskuksen johtajan Denise Montellin kanssa. He valitsivat hedelmäkärpät malliksi, koska on olemassa valtava määrä geneettis-tutkimusvälineitä, jotka ovat saatavilla vuosisadalta hedelmäkärpätutkimuksesta. Koska hyönteisten kudokset ovat läpinäkyviä, tutkijat voisivat myös hyödyntää eturivin istuimia molekyylikohtauksiin.

"Paljon mitä tunsimme solujen siirtymisestä tuli katsomasta solujen siirtymistä maljasta, mutta se ei kertonut meille kudosten ja yksittäisten solujen välistä suhdetta", sanoi Starz-Gaiano. Joten Montellin ryhmä selvitti tapaa katsella dramaattista muuttoliikettä käyttämällä aikarajan kuvaa, joka tuotti 10 sekunnin elokuvan siitä, mikä reaaliajassa olisi kahden tunnin tapahtuma. Hedelmäkampelan solujen yhdistelmä muuttui normaalissa ympäristössä ja elävän kuvantamisen menetelmä paljasti paljain silmin näkymättömän elämänlaadun monimutkaisuudet.

Starz-Gaiano piilotti lyhyet vaaleat hiukset korvansa takana ja istui tuolinsa reunalla, valmiina tekniseen. "Voinko näyttää sinulle PowerPoint-dioja?" hän kysyi. "On vaikea selittää vain sanoja." Kuvilla, kaavioilla ja aikaviive-videolla hän paljasti kahdeksan kymmenen kehitysvaiheen hedelmäkampanjasta.

Suspensoitu mustalla on solujen herkkä kyyneleet. Puolet muna on oosyytti, yksisolu, jonka tarkoitus on jakaa ja kasvaa jälkeläisiksi. Toinen puoli koostuu 15 sairaanhoitajan solusta, joiden tehtävänä on huolehtia munien kehityksestä. Noin 600 - 900 epiteelisolua, joiden muoto on säännöllinen, jäykkä ja tiiviisti liitetty toisiinsa, ulkonevat ulkoseinää. He lopulta muodostavat munankuoren.

Rock Climbers

Muna-kuoriryhmästä kaksi polaarista solua ja kuusi-kahdeksan naapurista ovat muuttumassa kohtaloaan. He klusteroituvat, matkustavat oosyyttiin ja rakentavat sperman pienen oven.

Polaarisilla soluilla ei ole liikkuvia kykyjä, joten niiden on rekrytoitava ympäröivä kuusi-kahdeksan solua rajaamaan ne ja kuljettamaan ne pois. Kun on aika mennä, pari lähettää signaalin, sytokiinimainen proteiini naapureilleen. Vastaanottajien sisällä tapahtuu kehitetty signaalipolku ilmaista slbo (pronssoitu hidas-bo) -geeni. Ja voila, läheiset epiteelisolut alkavat uuden elämän raja-soluiksi.

He sulkevat tiiviisti kaksi polaarista solua, kuten henkivartijat. Kalliokiipeilijät matkustavat yhdessä, syöksyvät ja lukittuvat yhdelle molekyylikaarelle toisensa jälkeen. Velcro-kaltaisen proteiinin ansiosta ne voivat tarttua ja irrottaa filamenttien valtatiestä. Blob pyörii ja solut vuorottelevat johtaen. He työskentelevät yhdessä, epäröivät ja hoitavat sairaanhoitajan soluja pitkin matkaa. Kaikki voi mennä pieleen mikroskooppisen maaston yli. Silti ne lähes aina tekevät siitä.

Vuosien laboratoriotyöt antavat Starz-Gaianolle ja hänen työtovereilleen alkunsa ymmärtää tämän tapahtumasarjan sääntelypisteitä. "On mielenkiintoista, kuinka yksittäiset molekyylit pystyvät hallitsemaan monimutkaisia ​​käyttäytymismalleja. Siirtymistä on todella säänneltävä, jotta se toimii ja se toimii niin paljon aikaa."

Signaalipolku

Molekulaaristen tarkastusten ja tasapainojen joukossa on ns. JAK / STAT-signalointireitti. Kun läheinen solu vastaanottaa ensimmäisen signaalin polaarisesta solusta, heräävät kaksi entsyymiä nimeltä JAKs tai Janus-kinaaseja. Tällöin JAK: t kutsuvat kahta STAT-molekyyliä, jotka ovat lyhyitä transkription signaalianturille ja aktivaattorille. Kun STATit yhdistyvät, niiden tehtävänä on löytää DNA ja kohdistaa lepäävä slbo-geeni ilmentämiseen. Tällä tavoin JAK / STAT ohjaa liikkuvuuden aktivointia rajaissoluissa.

JAK / STAT-signalointikaskadi on hyvin tunnettu nisäkkäillä, erityisesti sen roolissa hematopoieesissa - kantasolujen prosessi verisoluista. Lisäksi korkea STAT-aktiivisuus on korreloi enemmän invasiivisten syöpien, kuten munasarjasyövän kanssa.

Kun tohtori Starz-Gaianon UMBC-laboratoriossa havaittiin STAT-säätelyä, he keskittyivät raja-soluihin löydetyistä kahdesta eri geenistä. Yksi on apontic-geeni, joka sulkee STAT-toiminnon tietyn kynnysarvon alapuolella, estää ylimääräiset solut koodaamalla ja hidastaen ryhmää. Toinen on socs36E-geeni, joka tukahduttaa liikkeen tukahduttaen sytokiini-signaloinnin.

"Voimme tutkia hedelmäkärrygeenejä menetetyillä kokeilla", hän selitti. "Estämällä yksi geeni ja katsomalla, mikä menee pieleen, voimme ymmärtää sen roolin kehityksessä. Esimerkiksi jos leipää leipää ja jättää hiivaa, leipä ei nouse, joten voit päätellä, että hiivan tehtävä on tehdä leipä nousi. Teimme samoin geeneissä ja proteiineissa perhoissa. "

Lab Work

Hän vei minut ulos toimistostaan ​​ja laboratorioihin, joissa kourallinen jatko-opiskelijaa ja jatko-opiskelijat työntyivät pois ohjauksensa alla. "Salma haluaa tietää, miten me teemme mitään täällä!" hän ilmoitti hymyillen.

Laboratorioteknikko Katie istui penkillä, joka peitti mikroskoopin. Hänen korvanupansa hukkui äänekkäästi mekaanista huminaa huoneessa musiikin kanssa. Hän tarkkaili hedelmäkärpäsiä, jotka heittivät tajuton hiilidioksidipumpulla, johon he istuivat. Kun he nukkuivat, hän pystyi poimimaan irrottamattomat naaraat. Vastakkaisen seinän juliste palveli oppaana. Heimojen rivejä mallinnettiin erilaisia ​​fyysisiä ominaisuuksia, alaraja osoittaen miesten ja naisten näköiset.

Starz-Gaiano avasi hautomoita näyttämään minulle hyllyitä, jotka oli täytetty kirkkailla pulloilla, jotka oli siististi merkitty. Sisällä jokaisen vuotavien kärpäsiä kaikenikäisistä, pienistä toiveista aikuisiin. He elävät maissijauhosta ja melassista. "Kasvatamme pieniä perheitä, joilla on samat mutaatiot. Katie kääntää ampuja kerran kuukaudessa uuteen ruoka-aineeseen." Kukin mutantti, kuten yksi, jolla ei ole STAT-aktiivisuutta, on nostettava erillisessä injektiopullossa.

Jinal, perusopiskelija, nosti naaraspuoliset munasarjat pikkusiteillä ja pudotti ne nestemäiseen putkeen. Kestävä eksoskeletoni pitää kärpäsiä ruumiinsa ehjänä. Myöhemmin kiinnostuksen kohteena olevat solut olisivat fluoresoivasti merkittyjä.

Koko lajittelun, hajottamisen ja värjäytymisen jälkeen tuli hauska osa - tutkittiin munia yhdistetyllä epifluoresoivalla mikroskoopilla. Valtava kone sisältää komponentin, jonka avulla katsoja voi katsoa paksuja kudoksia yhtä poikkileikkausta kerrallaan. Se mahdollistaa myös suoran kuvantamisen. Viereisen tietokoneen näytöllä Starz-Gaiano napsautti ympärilleen ja toi mukanaan kauniita otoksia kammioista, joista kukin mainittiin niiden hehkuvalla neonväreillä.

Professori huomautti, että hänen laboratorionsa ei ollut vain laboratorio, vaan työpaikka. "Labyrinttini koulutetaan NSF: n avustuksella. Ihmiset eivät aina ymmärrä, että kyseisellä rahoituksella saadaan aikaan tieteellistä tutkimusta, mutta se myös luo työpaikkoja paljon ihmisille."

Kuten polaaristen ja rajaisten solujen klusterin, laboratoriokokemuksen suunta oli akuutti, ja heidän tiimityöstään oli ihailtavaa. He siirtyivät yhteiseen tavoitteeseen tutkia peruskysymyksiä siitä, kuinka solut matkustavat, ymmärtää paremmin ihmisen immuunijärjestelmää, kantasoluja ja jopa syöpäsairauksia.

Starz-Gaiano näytti minulle viimeisen valokuvan ja ihastui tapaan, jolla kehittyvät munasolut voivat olla erittäin tahmeita, mutta matkustavat ketteryyttä. Huolimatta vastauksista, jotka he olivat löytäneet tähän mennessä, oli vielä paljon oppia pienimmästä elämän yksiköstä. "Kuinka solut navigoivat jatkuvasti muuttuvassa ympäristössä, miten he ymmärtävät, mihin aikaan mennä ja mihin mennä?" hän ihmetteli ääneen. "Se on vain, mielestäni, ihme."

Toimittajan huomautus: Kulissien takana kuvattujen tutkijoiden artikkeleita on tukenut kansallisen tiedesäätiön, jonka tehtävänä on rahoittaa perustutkimusta ja koulutusta kaikilla tieteen ja tekniikan aloilla. Tässä aineistossa esitetyt mielipiteet, havainnot, päätelmät tai suositukset ovat tekijän kirjoituksia eivätkä ne välttämättä kuvasta National Science Foundationin näkemyksiä. Katso kohtausten takana oleva arkisto.


Video Täydentää: Globalization I - The Upside: Crash Course World History #41.




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com