可视化复杂的细胞机器以产生有关癌症的新见解

盐湖城-控制染色体结构的细胞机器(例如RSC复合物)在所有人类癌症中约五分之一发生了突变。现在,科学家们首次为这种多蛋白机器开发了高分辨

盐湖城-控制染色体结构的细胞机器(例如RSC复合物)在所有人类癌症中约五分之一发生了突变。现在,科学家们首次为这种多蛋白机器开发了高分辨率的可视化地图,阐明了RSC复合物的工作原理以及它在健康和癌细胞中的作用。这项研究是由Huntsman Cancer Institute(HCI)的癌症研究员,犹他大学的教授兼肿瘤学教授Bradley Cairns博士,北京大学的高宁博士和Chenzhucheng博士共同领导的,在中国清华大学。这项研究今天发表在《科学》杂志上。

可视化复杂的细胞机器以产生有关癌症的新见解

基因表达的过程是所有活生物体中每个细胞行为的基础。基因表达为细胞提供了协调其行为的蓝图,包括生长,死亡以及对细胞环境变化的响应。基因表达对于活的健康细胞和癌细胞是必不可少的。但是,癌细胞表达的基因携带的指令有缺陷,常常导致生长失控。RSC和相关复合物是染色体结构和基因表达的关键调节剂。一旦RSC复合物与基因组结合,它就会执行类似机器的运动,从而暴露染色体中的DNA片段,从而引发基因表达。

大约20年前,凯恩斯(Cairns)发现了RSC复合物,后来通过鉴定其许多蛋白质成分并揭示了其类似机器的行为将其添加到他的发现中。现在,凯恩斯和他的同事们已经确定了这种复合体与蜂窝机械一起工作的方式。他认为,这些发现将对某些癌症的发展产生非常重要的见解。凯恩斯说:“ RSC复合物在健康细胞和癌细胞中都起着重要作用。”“现在,我们可以准确地可视化RSC复合体的高分辨率图,包括其所有组成部分。我们可以看到该复合体如何与染色体和DNA相互作用以及如何移动。这提供了至关重要的信息,有助于我们了解RSC-就像复合物参与癌症一样。”

先前的研究导致了RSC复合体的较低分辨率模型,但许多问题仍未得到解答,包括该复合体的亚基如何组装并与染色体基因组相互作用。凯恩斯和他的同事,包括实验室成员Cedric Clapier,PhD和Naveen Verma,利用酵母细胞(一种研究染色体和基因表达的经典模型系统)在现有知识的基础上构建而成。他们利用了新的和先进的显微技术,使他们可以高度可视化染色体结构。凯恩斯和他的同事们通过开发包含正常和突变形式的RSC复合物的众多细胞系,能够深入研究RSC复合物。接下来,他们的团队使用冷冻电子显微镜研究了酵母RSC,这项技术直到最近才出现。

科学家现在正在使用这些信息来进一步了解RSC复合物及其在癌症中的作用。凯恩斯说:“这项研究对我们了解健康细胞和癌细胞中染色体基因如何被暴露和表达的能力具有至关重要的意义。”“这类信息是科学家用来开发新药物和了解肿瘤基因组特征的过程中的关键步骤。”

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