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干细胞研究打开了生物学未知世界的大门
发布时间: 2014-03-28     来源: 每日科学

    摘要:

第一次,研究人员已经表明,被称为蛋白质合成的基本生物过程,可在成体干细胞进行研究—这是科学家一直在努力完成的任务。许多疾病,包括退行性疾病和某些类型的癌症,与制造蛋白质的机器的突变相关联。然而,为什么是这种情况还未被了解。像这样的发现,提高了改变发展那些疾病的所必需的蛋白质合成的可能性。
或者是第一次,研究人员已经表明,被称为蛋白质合成的基本生物过程,可以研究在成年干细胞---这是科学家一直在努力完成的任务。德克萨斯大学西南儿童医学中心研究所(CRI)的突破性研究结果还表明,蛋白的造血干细胞产生的确切数额对它们的功能来说是至关重要的。
该发现今天在线发表在《自然》杂志上,测量蛋白质的生产,被称为翻译的过程,也显示了蛋白质的合成不仅是干细胞如何被调节的基本原理,而且对它们的再生潜力也是至关重要的。
“我们揭示了以前从没有人见过的细胞生物学的新领域,” 德州大学西南医学中心儿童研究所教授,儿科主任肖恩·莫里森博士,以及玛丽·麦克德莫特库克主席在《儿科遗传学》上说。 “从来没有人研究蛋白质合成的成体干细胞,这一发现不仅告诉我们一些新的关于干细胞调控,但开辟了学习多种细胞在体内的差异蛋白质合成的能力。我们相信,生物学有一个未被发现的世界,允许不同种类的细胞合成蛋白质以不同的速度和方式不同,以及这些差异对细胞存活是重要的。
阿德里·安萨利克博士在哈佛医学院的实验室里用化学方法修改了抗生素嘌呤霉素的方式,使得能够可视化和量化的蛋白质被身体内的各个细胞中合成的量。莫里森博士的实验室的罗伯特A.J.博士,署名者,博士后研究员和该研究的第一作者,意识到这种试剂能够适用于干细胞和其他细胞的造血系统,来衡量新的蛋白质合成。
他们的发现是令人惊讶的,莫里森博士说。结果表明,不同类型的血细胞每小时产生截然不同的量的蛋白质,特定合成的干细胞中比任何其他造血细胞产生少得多的蛋白质。
“这一结果表明,相比其他造血细胞造血干细胞需要的蛋白质合成率较低,” 该论文的资深作者,莫里森博士说。
研究人员运用结果给小鼠模型中的基因突变中的核糖体的一个组成部分—产生蛋白质的机制-在干细胞-蛋白质生产的速率减少了30%。科学家们还通过删除抑癌基因PTEN在造血干细胞,来增加蛋白质的合成率。在这两种情况下,干细胞功能被显著削弱。
总之,这些观察结果表明,造血干细胞需要的蛋白质合成的高度规律的速度,这样的增加或减少该速率都会削弱干细胞的功能。
“令人惊讶的是,当核糖体突变小鼠和PTEN的突变小鼠饲养在一起,干细胞功能恢复正常,而我们大大延迟了,并且在某些情况下完全抑制了,白血病的发展,”莫里森博士说。 “所有这一切发生,因为蛋白质生产的干细胞恢复正常,这是基于错错得正的原理。”
许多疾病,包括退行性疾病和某些类型的癌症,与制造蛋白质的机器的突变相关联。然而,为什么是这种情况还未被了解。像这样的发现,提高了改变发展那些疾病的所必需的蛋白质合成的可能性。
“很多人认为蛋白质的合成是一种管家的功能,因为它发生在所有细胞里面的场景,” Signer博士说。 “现实情况是,很多看家功能受到高度规定的;他们只是没有被研究充分以识别细胞间的差异,我认为我们所开展的这个研究只是冰山的一角,蛋白质生产的过程生产可能在不同的细胞类型中是完全不同的。”
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