Gbb38 protein hilft zu erklären, wie Zellen senden viele Langstrecken-Nachrichten

Wie Sie zusammenarbeiten, um die Körperteile, die Zellen in sich entwickelnden Organismen kommunizieren, wie Arbeiter auf einer Baustelle. Die Entdeckung eines neuen Signalmolekül in Fliegen, die von Brown University-Biologen nicht nur hilft zu erklären, wie Zellen senden viele Langstrecken-Nachrichten, sondern bietet auch neue Hinweise für Forscher, die untersuchen, wie die menschliche Entwicklung geht schief, zum Beispiel in Fällen von Lippen-Kiefer-Gaumenspalten.

Für alle die Vielfalt des Lebens, Tierische Zellen beschäftigen nur eine kleine Gruppe von Proteinen, senden diese Signale Baustelle, koordinieren den Bau. Aus diesem Grund, sagte Kristi Wharton, associate professor für Molekularbiologie, Zellbiologie und Biochemie, das Studium dieser Proteine und Signalwege in Drosophila-Fliegen erlauben kann, Biologen und Mediziner zu erklären, wie die Entwicklung und andere zelluläre Prozesse treten in einer großen Vielfalt von Tieren und Geweben.

„Wir sind daran interessiert, wie das Muster von hand Formen oder wie die Muster eines Flügels bildet,“ Wharton sagte. „Woher wissen Sie, Ihre position in einem sich entwickelnden Gewebe?“

Im Menschen eine key-Familie von signalmolekülen, die vermitteln solche Nachrichten sind bone morphogenic Proteine (BMPs). In Fruchtfliegen, die direkt analagous Proteine tragen den Namen „glass-bottom-boat“ (Gbb), da eine Mutante form lässt Larven erscheinen klar, anstatt milchig weiß. Zu Datum, die konventionelle Weisheit war, dass Signaltechnik kommt aus einer fliege in form von BMP-bekannt als Gbb15.

„Der Gedanke, für die längste Zeit ist, die das kleinere protein ist das einzige Produkt, das gebildet wird und wichtig für die Signalisierung,“ Wharton sagte. „Aber wir fanden eine andere form dieses Signalmolekül war bisher nicht bekannt.“

Wharton und ehemaligen postdoctoral fellow Takuya Akiyama Einführung des neuen Moleküls, Gbb38, in der 3. April-Ausgabe der Zeitschrift Science Signaling. Experimente zeigten, dass in Geweben, wo es war reichlich, besonders Teile des Flügels, Gbb38 erwies sich verantwortlich für die weitere Signalisierung Tätigkeit als Gbb15, und erschien besonders wichtig für die Beförderung von Langstrecken-Signale.

Mögliche verbindungen zu den Menschen

Zusätzlich zu den Ergebnissen in Fliegen, Akiyama festgestellt, dass Mutationen in den Genen für die Herstellung von BMPs bei Menschen, die direkt spiegeln den genetischen code für die Herstellung Gbb38 Fliegen, treten bei Menschen mit Lippen-Kiefer mit oder ohne Gaumenspalte), und die reproduktive Störungen, vorzeitige Ovarialinsuffizienz und persistenten Müller-duct-Syndrom. In anderen Worten, eine mutation, die interrupts Gbb38 Produktion in Fliegen, ist Analog zu den Mutationen im Zusammenhang mit Entwicklungsstörungen in verschiedenen Geweben in Menschen.

Die genetische Analyse nicht beweisen, dass die Mutationen behindern die Produktion von Analog-signaling protein in den Menschen wäre die Ursache dieser Krankheiten, Wharton sagte. In der Tat, eine längere form BMP wie Gbb38 noch entdeckt zu werden, in die Menschen. Aber die neue Entdeckung deutet zumindest die Notwendigkeit für die Forschung zu untersuchen, link, vielleicht zuerst in Mäusen, sagte Sie.

Ein weiterer potenzieller Vorteil der Befund, sagte Sie, ist, dass das finden einer Gbb38 Analog beim Menschen könnte zur Verbesserung der derzeitigen Einsatz von BMPs als Therapeutika für Knochen-Reparatur, Spinale Fusionen und Rekonstruktion der Kiefer-Knochen-Defekten.

„Wenn große Formen der menschlichen BMPs sind in der Tat vorhanden, die angeregt durch die drei menschlichen Mutationen, dann könnten Sie eine sehr nützliche alternativen, um die kurz BMPs, weil die großen Formen sind aktiver in Bezug auf die Signalisierung und die haben unterschiedliche Eigenschaften in vivo,“ Wharton sagte.

Entdeckung auf dem Flügel

In der neuen Arbeit, unterstützt durch einen Antikörper der zweiten Autor Guillermo Marques von der Universität von Alabama, Akiyama und Wharton entdecken konnten Gbb38, weil Sie zuerst gefragt, was passiert, wenn Sie unterbrochen die Schaffung von Gbb15. Wenn Sie das getan hat, mutiert die genetischen Anweisungen, die Ihnen sagen, wo Enzyme schneiden Gbb15 aus einem mehr protein, bemerkten Sie, dass die Signalisierung Aktivität wurde nur leicht reduziert und nicht vollständig verschwunden, wie konventionelle Weisheit würde vorausgesagt haben.

Weitere Forschung zeigte, dass es war ein weiterer Ort, wo Enzyme schneiden um ein protein zu bilden. Schneiden an dieser Stelle ergab mehr Gbb38 protein. Wenn Sie unterbrochen, die Spaltung in Fliegen, die Forscher fanden heraus, dass die Signalisierung wurde erheblich behindert. In Summe eine Reduzierung von signaling kam unterbricht beide Gbb15 und Gbb38.

In lokalen Bereichen des wing Gewebe, mittlerweile Akiyama festgestellt, dass die Unterbrechung Gbb15 hatte Folgen für die Signalisierung nur zwischen den benachbarten Zellen. Unterbrechen Gbb38, mittlerweile, Links lokale Signalisierung intakt, aber die Probleme deutlich, die weiter entfernt sind.

„Das kleine protein bewegt sich nicht sehr weit über das Gewebe“ Wharton sagte. „Aber wir fanden die große protein hat eine sehr hohe Reichweite. Dass eine Antwort auf die langjährige Frage, was regelt die Reichweite dieser signalstoffe.“

Der Blick für entwicklungsbiologen, deshalb, kann ja sein klarer, in einem größeren Glas-Boden-Boot.

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