title: Hematopoetyczne komórki macierzyste i wczesne komórki progenitorowe limfoidalne zajmują odrębne nisze szpiku kostnego

text: Chociaż powszechnie zakłada się, że hematopoetyczne komórki macierzyste (HSC) znajdują się w wyspecjalizowanym mikrośrodowisku lub niszy, większość opublikowanych eksperymentalnych manipulacji niszy HSC wpłynęła na funkcję różnych ograniczonych komórek progenitorowych. Rodzi to fundamentalne pytanie, czy HSC i przodkowie z ograniczeniami znajdują się w odrębnych, wyspecjalizowanych niszach, czy też dzielą wspólną niszę. Tutaj oceniamy fizjologiczne źródła chemokiny CXCL12 dla HSC i ograniczonego utrzymania komórek progenitorowych. Myszy typu knock-in Cxcl12(DsRed) (DsRed-Express2 zrekombinowane w locus Cxcl12) wykazały, że Cxcl12 była głównie wyrażana przez komórki zrębu okołonaczyniowego i, na niższych poziomach, przez komórki śródbłonka, osteoblasty i niektóre komórki hematopoetyczne. Warunkowa delecja Cxcl12 z komórek hematopoetycznych lub komórek wykazujących ekspresję nestin-cre miała niewielki lub żaden wpływ na HSC lub ograniczone komórki progenitorowe. Delecja Cxcl12 z komórek śródbłonka zubożyła HSC, ale nie prekursorów komórek szpiku ani komórek limfoidalnych. Delecja Cxcl12 z okołonaczyniowych komórek zrębu zmniejszyła HSC i pewne ograniczone komórki progenitorowe i zmobilizowała te komórki do krążenia. Delecja Cxcl12 z osteoblastów zubożyła niektóre wczesne komórki progenitorowe limfoidalne, ale nie HSC lub komórki progenitorowe szpiku, i nie mobilizowała tych komórek do krążenia. Różne komórki macierzyste i progenitorowe znajdują się zatem w odrębnych niszach komórkowych w szpiku kostnym: HSC zajmują niszę okołonaczyniową, a wczesne komórki progenitorowe limfoidalne zajmują niszę śródkostną.


title: Szeroki zakres neutralizacji wirusa HIV przez wiele silnych przeciwciał

text: Przeciwciała o szerokim spektrum neutralizujące przeciwko wysoce zmiennym patogenom wirusowym są bardzo poszukiwane do leczenia lub ochrony przed globalnie krążącymi wirusami. Tutaj przebadaliśmy repertuary przeciwciał neutralizujących czterech dawców zakażonych ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV) z niezwykle szeroką i silną odpowiedzią neutralizującą i uratowaliśmy 17 nowych przeciwciał monoklonalnych, które neutralizują w szerokim zakresie klady. Wiele nowych przeciwciał monoklonalnych jest prawie dziesięciokrotnie silniejszych niż ostatnio opisane przeciwciała monoklonalne szeroko neutralizujące PG9, PG16 i VRC01 i 100-krotnie silniejsze niż oryginalny prototyp przeciwciała monoklonalne szeroko neutralizujące HIV. Przeciwciała monoklonalne w dużej mierze odzwierciedlają zakres neutralizacji znaleziony w odpowiedniej surowicy dawcy, a wiele z nich rozpoznaje nowe epitopy na glikoproteinie otoczki (Env) gp120, rzucając światło na nowe cele do projektowania szczepionek. Analiza neutralizacji przez pełny zestaw przeciwciał monoklonalnych anty-HIV szeroko neutralizujących, które są obecnie dostępne, pokazuje, że niektóre kombinacje przeciwciał powinny oferować znacznie korzystniejsze pokrycie ogromnej różnorodności globalnie krążących wirusów niż inne, a kombinacji tych można szukać w immunizacji czynnej lub biernej reżimy. Ogólnie rzecz biorąc, izolacja wielu przeciwciał monoklonalnych szeroko neutralizujących HIV od kilku dawców, które łącznie zapewniają szerokie pokrycie w niskich stężeniach, jest wysoce pozytywnym wskaźnikiem ostatecznego zaprojektowania skutecznej szczepionki przeciw HIV opartej na przeciwciałach.


title: Koordynacja aktywności GTPazy Rho podczas protruzji komórek

text: GTPazy Rac1, RhoA i Cdc42 działają razem, kontrolując dynamikę cytoszkieletu. Ostatnie badania biosensorowe wykazały, że wszystkie trzy GTPazy są aktywowane z przodu migrujących komórek, a dowody biochemiczne sugerują, że mogą one wzajemnie regulować: Cdc42 może aktywować Rac1 (ref. 8) a Rac1 i RhoA wzajemnie hamują. Jednak ich koordynacja czasoprzestrzenna w sekundach i wymiarach jednomikrometrowych typowych dla poszczególnych zdarzeń protruzji pozostaje nieznana. Tutaj badamy koordynację GTPazy w mysich embrionalnych fibroblastach zarówno poprzez jednoczesną wizualizację dwóch bioczujników GTPazy, jak i stosując podejście "multipleksowania obliczeniowego", zdolnego do zdefiniowania relacji między aktywnościami wielu białek wizualizowanych w oddzielnych eksperymentach. Odkryliśmy, że RhoA jest aktywowane na krawędzi komórki synchronicznie z postępem krawędzi, podczas gdy Cdc42 i Rac1 są aktywowane 2 mikrom za krawędzią z opóźnieniem 40 s. Wskazuje to, że Rac1 i RhoA działają antagonistycznie poprzez separację przestrzenną i precyzyjną synchronizację oraz że RhoA odgrywa rolę w początkowych zdarzeniach występu, podczas gdy Rac1 i Cdc42 aktywują szlaki zaangażowane we wzmacnianie i stabilizację nowo rozszerzonych występów.


title: Zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw zmienności ekspresji ludzkich genów za pomocą sekwencjonowania RNA

text: Zrozumienie mechanizmów genetycznych leżących u podstaw naturalnej zmienności ekspresji genów jest głównym celem zarówno genetyki medycznej, jak i ewolucyjnej, a badania loci cech ilościowych ekspresji (eQTL) stały się ważnym narzędziem do osiągnięcia tego celu. Chociaż wszystkie dotychczasowe badania eQTL oznaczały poziomy informacyjnego RNA przy użyciu mikromacierzy ekspresyjnych, ostatnie postępy w sekwencjonowaniu RNA umożliwiają analizę zmienności transkryptów z bezprecedensową rozdzielczością. Zsekwencjonowaliśmy RNA z 69 linii komórek limfoblastoidalnych pochodzących od niespokrewnionych osób z Nigerii, które zostały szeroko genotypowane przez Międzynarodowy Projekt HapMap. Łącząc dane od wszystkich osób, stworzyliśmy mapę krajobrazu transkrypcyjnego tych komórek, identyfikując szerokie zastosowanie nieopisanych, niepodlegających translacji regionów i ponad 100 nowych, domniemanych eksonów kodujących białka. Korzystając z genotypów z projektu HapMap, zidentyfikowaliśmy ponad tysiąc genów, w których zmienność genetyczna wpływa na ogólny poziom ekspresji lub splicingu. Wykazujemy, że eQTL w pobliżu genów ogólnie działają poprzez mechanizm obejmujący ekspresję specyficzną dla allelu, a zmienność, która wpływa na włączenie eksonu, jest wzbogacona w obrębie i w pobliżu miejsc składania konsensusu. Nasze wyniki ilustrują moc wysokoprzepustowego sekwencjonowania we wspólnej analizie zmienności transkrypcji, splicingu i ekspresji specyficznej dla allelu u poszczególnych osób.


title: Mezenchymalne i hematopoetyczne komórki macierzyste tworzą unikalną niszę szpiku kostnego

text: Składniki komórkowe tworzące niszę hematopoetycznych komórek macierzystych (HSC) w szpiku kostnym są niejasne, a badania dotyczą osteoblastów, komórek śródbłonka i okołonaczyniowych. Tutaj pokazujemy, że mezenchymalne komórki macierzyste (MSC), zidentyfikowane za pomocą ekspresji nestyny, stanowią istotny składnik niszy HSC. MSC Nestin+ zawierają całą aktywność fibroblastów jednostek tworzących kolonie szpiku kostnego i mogą być rozmnażane jako nieprzylegające „mesensfery”, które mogą samoodnawiać się i rozszerzać w seryjnych przeszczepach. MSC Nestin+ są przestrzennie związane z HSC i adrenergicznymi włóknami nerwowymi i wykazują wysoką ekspresję genów podtrzymujących HSC. Te geny i inne wyzwalające różnicowanie osteoblastyczne są selektywnie obniżane podczas wymuszonej mobilizacji HSC lub aktywacji adrenoreceptora β3. Podczas gdy podawanie parathormonu podwaja liczbę komórek nestyny+ w szpiku kostnym i sprzyja ich różnicowaniu osteoblastycznemu, zubożenie komórek nestyny+ in vivo szybko zmniejsza zawartość HSC w szpiku kostnym. Oczyszczone HSC zasiedlają się w pobliżu komórek Nestin+ MSC w szpiku kostnym śmiertelnie napromieniowanych myszy, podczas gdy in vivo deplecja komórek nestyny+ znacznie zmniejsza zasiedlanie szpiku kostnego krwiotwórczych komórek progenitorowych. Wyniki te ujawniają bezprecedensowe partnerstwo między dwoma różnymi typami somatycznych komórek macierzystych i wskazują na unikalną niszę w szpiku kostnym zbudowaną z heterotypowych par komórek macierzystych.


title: Odpowiedź na własny antygen odciska pamięć regulacyjną w tkankach

text: Homeostazę immunologiczną w tkankach osiąga się dzięki delikatnej równowadze między patogennymi odpowiedziami komórek T skierowanymi na antygeny specyficzne dla tkanki a zdolnością tkanki do hamowania tych odpowiedzi. Mechanizmy, za pomocą których tkanki i układ odpornościowy komunikują się w celu ustanowienia i utrzymania homeostazy immunologicznej, są obecnie nieznane. Dowody kliniczne sugerują, że przewlekła lub wielokrotna ekspozycja na własny antygen w tkankach prowadzi do osłabienia patologicznych odpowiedzi autoimmunologicznych, prawdopodobnie jako sposób na złagodzenie uszkodzeń zapalnych i zachowanie funkcji. Wiele chorób autoimmunologicznych specyficznych dla narządów ludzkich charakteryzuje się tym, że początkowa prezentacja choroby jest najcięższa, a kolejne nawroty mają mniejszą ciężkość i czas trwania. W rzeczywistości choroby te często ustępują samoistnie, pomimo utrzymującej się ekspresji autoantygenów tkankowych. W praktyce immunoterapii swoistej dla antygenu, alergeny lub autoantygeny są wielokrotnie wstrzykiwane w skórę, przy czym odpowiedź zapalna następuje po każdej kolejnej ekspozycji. Chociaż te odkrycia wskazują, że tkanki nabywają zdolność do tłumienia reakcji autoimmunologicznych po powtarzających się odpowiedziach na antygeny, mechanizm, za pomocą którego to zachodzi, jest nieznany. Tutaj pokazujemy, że po ekspresji własnego antygenu w tkance obwodowej, pochodzące z grasicy limfocyty T regulatorowe (komórki Treg) ulegają aktywacji, proliferacji i różnicowaniu w silniejsze supresory, które pośredniczą w ustępowaniu autoimmunizacji narządowej u myszy. Po ustąpieniu odpowiedzi zapalnej, aktywowane komórki Treg są utrzymywane w tkance docelowej i są przygotowywane do osłabienia kolejnych reakcji autoimmunologicznych, gdy antygen ulega ponownej ekspresji. W ten sposób komórki Treg działają, aby nadać „pamięć regulacyjną” docelowej tkance. Odkrycia te dostarczają podstaw do zrozumienia, w jaki sposób komórki Treg reagują na działanie własnego antygenu w tkankach obwodowych i oferują mechanistyczny wgląd w to, jak tkanki regulują autoimmunizację.


title: Przeprogramowanie ludzkich komórek somatycznych do pluripotencji z określonymi czynnikami

text: Pluripotencja dotyczy komórek wczesnych zarodków, które mogą wytwarzać wszystkie tkanki organizmu. Embrionalne komórki macierzyste to wywodzące się z zarodka linie komórkowe, które zachowują pluripotencję i stanowią nieocenione narzędzia do badań nad mechanizmami tworzenia tkanek. Ostatnio mysie fibroblasty zostały przeprogramowane bezpośrednio do pluripotencji poprzez ektopową ekspresję czterech czynników transkrypcyjnych (Oct4, Sox2, Klf4 i Myc) w celu uzyskania indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPS). Wykorzystując te same czynniki, uzyskaliśmy komórki iPS z pierwotnych komórek płodu, noworodka i dorosłego człowieka, w tym fibroblastów skóry izolowanych z biopsji skóry zdrowego osobnika. Ludzkie komórki iPS przypominają embrionalne komórki macierzyste pod względem morfologii i ekspresji genów oraz zdolności do tworzenia potworniaków u myszy z niedoborem odporności. Dane te pokazują, że określone czynniki mogą przeprogramować komórki ludzkie do pluripotencji i ustalić metodę, dzięki której komórki specyficzne dla pacjenta mogą być ustanowione w hodowli.


title: Hematopoetyczne komórki macierzyste nie segregują asymetrycznie chromosomów ani nie zatrzymują BrdU

text: Proponuje się, aby komórki macierzyste segregowały chromosomy asymetrycznie podczas samoodnawialnych podziałów, dzięki czemu starsze („nieśmiertelne”) nici DNA są zachowywane w potomnych komórkach macierzystych, podczas gdy nowo zsyntetyzowane nici segregują się do komórek różnicujących. Proponuje się również, aby komórki macierzyste zachowywały znaczniki DNA, takie jak 5-bromo-2-dezoksyurydyna (BrdU), ponieważ segregują chromosomy asymetrycznie lub dzielą się powoli. Jednak czystość komórek macierzystych wśród komórek zachowujących znacznik BrdU nie została udokumentowana w żadnej tkance, a „hipoteza nieśmiertelnej nici” nie została przetestowana w systemie z ostatecznymi markerami komórek macierzystych. Tutaj przetestowaliśmy te hipotezy w hematopoetycznych komórkach macierzystych (HSC), które mogą być wysoce oczyszczone przy użyciu dobrze scharakteryzowanych markerów. Podawaliśmy BrdU nowonarodzonym myszom, myszom leczonym cyklofosfamidem i czynnikiem stymulującym tworzenie kolonii granulocytów oraz normalnym dorosłym myszom przez 4 do 10 dni, a następnie 70 dni bez BrdU. W każdym przypadku mniej niż 6% HSC zachowało BrdU i mniej niż 0,5% wszystkich komórek krwiotwórczych zachowujących BrdU było HSC, co pokazuje, że BrdU ma słabą specyficzność i słabą czułość jako marker HSC. Sekwencyjne podawanie 5-chloro-2-deoksyurydyny i 5-jodo-2-deoksyurydyny wykazało, że wszystkie HSC segregują losowo swoje chromosomy. Podział poszczególnych HSC w hodowli nie ujawnił asymetrycznej segregacji znacznika. Zatem HSC nie mogą być identyfikowane na podstawie retencji znacznika BrdU i nie zachowują starszych nici DNA podczas podziału, co wskazuje, że nie są to ogólne właściwości komórek macierzystych.


title: Zegary dobowe w ludzkich krwinkach czerwonych

text: Zegary dobowe (~24 godziny) mają fundamentalne znaczenie dla skoordynowanej fizjologii organizmów tak różnych, jak sinice i ludzie. Wszystkie obecne modele molekularnego zegara dobowego w komórkach eukariotycznych opierają się na sprzężeniach zwrotnych transkrypcji i translacji. Mechanizmy nietranskrypcyjne w mechanizmie zegarowym były trudne do zbadania w układach ssaków. Obeszliśmy te problemy, opracowując nowe testy wykorzystujące ludzkie czerwone krwinki, które nie mają jądra (lub DNA), a zatem nie mogą przeprowadzać transkrypcji. Nasze wyniki pokazują, że transkrypcja nie jest wymagana dla oscylacji okołodobowych u ludzi i że zdarzenia nietranskrypcyjne wydają się wystarczające do podtrzymania komórkowych rytmów okołodobowych. Korzystając z czerwonych krwinek, odkryliśmy, że peroksyredoksyny, wysoce konserwowane białka antyoksydacyjne, przechodzą około 24-godzinne cykle redoks, które utrzymują się przez wiele dni w stałych warunkach (to znaczy przy braku sygnałów zewnętrznych). Co więcej, rytmy te można nabierać (tj. przestrajać przez bodźce środowiskowe) i kompensować temperaturę, obie kluczowe cechy rytmów okołodobowych. Przewidujemy, że nasze odkrycia ułatwią tworzenie bardziej wyrafinowanych modeli zegara komórkowego, podkreślając współzależność oscylacji transkrypcyjnych i nietranskrypcyjnych w potencjalnie wszystkich komórkach eukariotycznych.


title: Receptor sprzężony z białkiem G herpeswirusa związanego z mięsakiem Kaposiego jest wirusowym aktywatorem onkogenu i angiogenezy.

text: Herpeswirus związany z mięsakiem Kaposiego (KSHV/HHV8) jest herpeswirusem gamma-2, który bierze udział w patogenezie mięsaka Kaposiego i pierwotnych chłoniaków wysiękowych z komórek B (PEL). KSHV infekuje komórki nowotworowe i progenitorowe mięsaka Kaposiego i PEL, koduje przypuszczalne onkogeny i geny, które mogą powodować patogenezę mięsaka Kaposiego poprzez stymulację angiogenezy. Receptor sprzężony z białkiem G kodowany przez otwartą ramkę odczytu (ORF 74) KSHV ulega ekspresji w zmianach mięsaka Kaposiego oraz w PEL i stymuluje szlaki sygnałowe związane z proliferacją komórek w sposób konstytutywny (niezależny od agonisty). Tutaj pokazujemy, że sygnalizacja przez ten receptor sprzężony z białkiem G KSHV prowadzi do transformacji komórki i rakotwórczości i indukuje przełączenie do fenotypu angiogenicznego, w którym pośredniczy czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego, angiogeneza i czynnik wzrostu komórek wrzeciona Kaposiego. Odkryliśmy, że receptor ten może aktywować dwie kinazy białkowe, JNK/SAPK i p38MAPK, poprzez wyzwalanie kaskad sygnałowych, takich jak te indukowane przez zapalne cytokiny, które są aktywatorami angiogenezy i mitogenami dla komórek mięsaka Kaposiego i komórek B. Wnioskujemy, że receptor sprzężony z białkiem G KSHV jest wirusowym onkogenem, który może wykorzystywać szlaki sygnalizacji komórkowej do indukowania transformacji i angiogenezy w onkogenezie za pośrednictwem KSHV.


title: Potencjał terapeutyczny GSK-J4, inhibitor demetylazy histonowej KDM6B/JMJD3, w ostrej białaczce szpikowej

text: CEL Ostra białaczka szpikowa (AML) jest chorobą niejednorodną o słabych rokowaniach. Pomimo coraz większej liczby dowodów wskazujących, że rozregulowanie modyfikacji histonów przyczynia się do AML, specyficzne leki ukierunkowane na kluczowe modulatory histonów nie są stosowane w klinicznym leczeniu AML. Tutaj zbadaliśmy, czy celowanie w KDM6B, demetylazę tri-metylowanego histonu H3 lizyny 27 (H3K27me3), ma potencjał terapeutyczny w przypadku AML. METODY Swoisty inhibitor KDM6B, GSK-J4, zastosowano do leczenia pierwotnych komórek od pacjentów z AML i linii komórkowych AML in vitro i in vivo. Przeprowadzono sekwencjonowanie RNA w celu ujawnienia mechanizmów leżących u podstaw hamowania KDM6B w leczeniu AML. WYNIKI Tutaj zaobserwowaliśmy, że ekspresja mRNA KDM6B była podwyższona w AML i dodatnio skorelowana ze słabym przeżyciem. Traktowanie GSK-J4 zwiększyło globalny poziom H3K27me3 i zmniejszyło proliferację i zdolność tworzenia kolonii pierwotnych komórek AML i linii komórkowych AML. Traktowanie GSK-J4 znacząco indukowało apoptozę komórek i zatrzymanie cyklu komórkowego w komórkach Kasumi-1 i wykazywało działanie synergistyczne z arabinozydem cytozyny. Warto zauważyć, że wstrzyknięcie GSK-J4 osłabiło postęp choroby w mysim modelu heteroprzeszczepu ludzkiego AML in vivo. Leczenie za pomocą GSK-J4 skutkowało głównie zmniejszeniem replikacji DNA i szlaków związanych z cyklem komórkowym, a także zniesieniem ekspresji krytycznych genów HOX promujących nowotwory. ChIP-qPCR potwierdziło zwiększone wzbogacenie H3K27me3 w miejsca startu transkrypcji tych genów HOX. WNIOSKI Podsumowując, nasze odkrycia sugerują, że celowanie w KDM6B za pomocą GSK-J4 ma potencjał terapeutyczny w leczeniu AML.


title: Struktura kanału mocznikowego bramkowanego protonami z patogenu żołądka Helicobacter pylori

text: Połowa światowej populacji jest przewlekle zarażona Helicobacter pylori, co powoduje zapalenie żołądka, wrzody żołądka i zwiększoną częstość występowania gruczolakoraka żołądka. Jego kanał mocznikowy w wewnętrznej błonie, HpUreI, bramkowany protonami, jest niezbędny do przetrwania w kwaśnym środowisku żołądka. Kanał jest zamykany przy pH obojętnym i otwierany przy pH kwaśnym, aby umożliwić szybki dostęp mocznika do ureazy cytoplazmatycznej. Ureaza wytwarza NH(3) i CO(2), neutralizując wchodzące protony, a tym samym buforując peryplazmę do pH około 6,1 nawet w soku żołądkowym o pH poniżej 2,0. Tutaj opisujemy strukturę HpUreI, ujawniając sześć protomerów połączonych w heksameryczny pierścień otaczający centralny czop dwuwarstwowy uporządkowanych lipidów. Każdy protomer zawiera kanał utworzony przez skręconą wiązkę sześciu transbłonowych helis. Wiązka definiuje wcześniej nieobserwowaną fałdę zawierającą motyw szpilki do włosów o dwóch helisach powtórzony trzykrotnie wokół centralnej osi kanału, bez odwróconego powtórzenia transporterów mocznika typu ssaków. Zarówno kanał, jak i interfejs protomeru zawierają reszty zachowane w nadrodzinie AmiS/UreI, co sugeruje zachowanie architektury kanału i stanu oligomerycznego w tej nadrodzinie. Przeważnie aromatyczne lub alifatyczne łańcuchy boczne wyścielają cały kanał i definiują dwa kolejne miejsca zwężenia w środku kanału. Mutacja Trp 153 w miejscu zwężenia cytoplazmatycznego do Ala lub Phe zmniejsza selektywność mocznika w porównaniu z tiomocznikiem, co sugeruje, że oddziaływanie substancji rozpuszczonej z Trp 153 przyczynia się do specyficzności. Opisana tu wcześniej nieobserwowana heksameryczna struktura kanałów dostarcza nowego modelu przenikania mocznika i innych małych rozpuszczonych amidów u prokariontów i archeonów.


title: W lokalizacji oocytów Drosophila pośredniczy zróżnicowana adhezja oparta na kadherynie.

text: W pęcherzyku Drosophila oocyt zawsze zajmuje pozycję tylną wśród grupy szesnastu komórek zarodkowych. Chociaż znaczenie tego układu komórek dla późniejszego tworzenia przednio-tylnej osi zarodka jest dobrze udokumentowane, mechanizm molekularny odpowiedzialny za tylną lokalizację oocytu był nieznany. Tutaj pokazujemy, że homofilna cząsteczka adhezyjna DE-kadheryna pośredniczy w pozycjonowaniu oocytów. Podczas biogenezy pęcherzyka DE-kadheryna ulega ekspresji w linii zarodkowej (w tym oocytu) i otaczających komórkach pęcherzyka, przy czym najwyższe stężenie DE-kadheryny stwierdza się na styku oocytu i tylnych komórek pęcherzyka. Analiza mozaikowa pokazuje, że kadheryna DE jest wymagana zarówno w komórkach linii zarodkowej, jak i pęcherzykach do prawidłowej lokalizacji oocytów, co wskazuje, że w ten proces mogą być zaangażowane interakcje linia zarodkowa-soma. Analizując zachowanie oocytu w pęcherzykach z chimerowym nabłonkiem pęcherzykowym, stwierdzamy, że położenie oocytu jest determinowane przez położenie komórek pęcherzyka eksprymującego DE-kadherynę, do których oocyt przyczepia się selektywnie. Wśród komórek pęcherzyka DE-kadheryny dodatnich oocyt preferencyjnie kontaktuje się z komórkami, które wyrażają wyższy poziom kadheryny DE. Na podstawie tych danych proponujemy, że w pęcherzykach typu dzikiego oocyt z powodzeniem konkuruje ze swoimi siostrzanymi komórkami linii zarodkowej o kontakt z komórkami tylnego pęcherzyka, co jest procesem sortowania opartym na różnych stężeniach kadheryny DE. Według naszej wiedzy jest to pierwszy przykład in vivo procesu sortowania komórek, który zależy od adhezji różnicowej, w której pośredniczy kadheryna.


title: Somatyczna tożsamość płciowa kury jest autonomiczna komórkowo

text: W ssaczym modelu determinacji płci embriony są uważane za płciowo obojętne, dopóki przejściowe działanie genu determinującego płeć nie zainicjuje różnicowania gonad. Chociaż uważa się, że ten model ma zastosowanie do wszystkich kręgowców, nie został on jeszcze ustalony. Tutaj zbadaliśmy trzy boczne gynandromorficzne kurczęta (rzadkie, naturalnie występujące zjawisko, w którym jedna strona zwierzęcia wydaje się samcem, a druga samicą), aby zbadać mechanizm determinujący płeć u ptaków. Badania te wykazały, że ptaki gynandromorficzne są prawdziwymi chimerami płci męskiej i żeńskiej, i wskazały, że męskie i żeńskie komórki somatyczne ptaków mogą mieć wrodzoną tożsamość płciową. Aby przetestować tę hipotezę, przeszczepiliśmy przypuszczalną mezodermę między embriony płci przeciwnej, aby wygenerować embriony zawierające gonady męskie i żeńskie chimeryczne. W przeciwieństwie do wyniku uzyskanego w przypadku chimer mieszanych płci ssaków, u kurcząt chimer mieszanej płci komórki dawcy zostały wykluczone ze struktur funkcjonalnych gonady gospodarza. W przykładzie, w którym tkanka żeńska została przeszczepiona męskiemu gospodarzowi, komórki dawcy przyczyniające się do rozwoju jąder zachowały tożsamość żeńską i wykazywały ekspresję markera funkcji żeńskiej. Nasze badanie pokazuje, że ptasie komórki somatyczne posiadają wrodzoną tożsamość płciową i że u ptaków zróżnicowanie płciowe jest zasadniczo autonomiczne wobec komórek.


title: Polaryzacja centrosomów dostarcza granulki wydzielnicze do synapsy immunologicznej

text: Cytotoksyczne limfocyty T (CTL) niszczą zakażone wirusem i nowotworowe komórki, uwalniając zawartość wyspecjalizowanych lizosomów wydzielniczych – zwanych „ziarnistościami litycznymi” – w synapsie immunologicznej utworzonej między CTL a celem. W kontakcie z komórką docelową, centrum organizujące mikrotubule CTL polaryzuje się w kierunku celu, a granulki przemieszczają się wzdłuż mikrotubul w kierunku końca ujemnego w kierunku spolaryzowanego centrum organizującego mikrotubule. Jednak ostatnie etapy wydzielania pozostały niejasne. Tutaj pokazujemy, że CTL nie wymagają do wydzielania aktynowych lub dodatnich silników mikrotubul, ale zamiast tego centrosomy przemieszczają się i stykają z błoną plazmatyczną w centralnym supramolekularnym skupisku aktywacji synapsy immunologicznej. Aktyna i IQGAP1 są usuwane z synapsy, a granulki są dostarczane bezpośrednio do błony komórkowej. Dane te pokazują, że CTL wykorzystują wcześniej nieopisany mechanizm dostarczania ziarnistości wydzielniczych do synapsy immunologicznej, przy czym wydzielanie ziarnistości jest kontrolowane przez dostarczanie centrosomu do błony plazmatycznej.


title: Deubikwitynacja p53 przez HAUSP jest ważną ścieżką stabilizacji p53

text: Supresor nowotworu p53 jest krótko żyjącym białkiem, które jest utrzymywane na niskim poziomie w normalnych komórkach dzięki ubikwitynacji za pośrednictwem Mdm2, a następnie proteolizie. Stabilizacja p53 jest kluczowa dla jego funkcji supresorowej guza. Jednak dokładny mechanizm, za pomocą którego poziomy ubikwitynowanego p53 są regulowane in vivo, nie jest w pełni poznany. Za pomocą spektrometrii masowej oczyszczonych przez powinowactwo czynników związanych z p53 zidentyfikowaliśmy proteazę specyficzną dla ubikwityny (HAUSP) związaną z herpeswirusem jako nowe białko oddziałujące z p53. HAUSP silnie stabilizuje p53 nawet w obecności nadmiaru Mdm2, a także indukuje zależną od p53 represję wzrostu komórek i apoptozę. Co istotne, HAUSP ma wewnętrzną aktywność enzymatyczną, która specyficznie deubikwitynuje p53 zarówno in vitro, jak i in vivo. W przeciwieństwie do tego, ekspresja katalitycznie nieaktywnego mutanta punktowego HAUSP w komórkach zwiększa poziom ubikwitynacji p53 i destabilizuje p53. Te odkrycia ujawniają ważny mechanizm, dzięki któremu p53 może być stabilizowany przez bezpośrednią deubikwitynację, a także sugerują, że HAUSP może działać jako supresor nowotworu in vivo poprzez stabilizację p53.


title: Wadliwy katabolizm tryptofanu leży u podstaw stanu zapalnego w przewlekłej chorobie ziarniniakowej myszy

text: Pół wieku temu przewlekła choroba ziarniniakowa (CGD) została po raz pierwszy opisana jako choroba śmiertelnie wpływająca na zdolność dzieci do przetrwania infekcji. Od tego czasu dokonano różnych przełomowych odkryć, od niewystarczającej zdolności leukocytów pacjentów do zabijania drobnoustrojów po podstawowe nieprawidłowości genetyczne. W tym dziedzicznym zaburzeniu fagocyty nie mają aktywności oksydazy NADPH i nie wytwarzają reaktywnych form tlenu, w szczególności anionu ponadtlenkowego, co powoduje nawracające infekcje bakteryjne i grzybicze. Pacjenci z CGD cierpią również na przewlekłe stany zapalne, przede wszystkim na tworzenie się ziarniniaków w pustych trzewiach. Dokładne mechanizmy zwiększonej patogenności drobnoustrojów są niejasne, a tym bardziej przyczyny przesadnej reakcji zapalnej. Tutaj pokazujemy, że zależny od ponadtlenków etap metabolizmu tryptofanu wzdłuż szlaku kinureniny jest zablokowany u myszy CGD ze śmiertelną aspergilozą płuc, co prowadzi do nieograniczonej reaktywności limfocytów T Vγ1+ γδ, dominującej produkcji interleukiny (IL)-17, wadliwego regulatora T- aktywność komórek i ostre zapalne uszkodzenie płuc. Chociaż korzystne efekty są wywoływane przez neutralizację IL-17 lub skurcz limfocytów T γδ, całkowite wyleczenie i odwrócenie fenotypu hiperzapalnego uzyskuje się przez terapię zastępczą naturalną kinureniną dystalnie do blokady na szlaku. Skuteczna terapia, która obejmuje jednoczesne podawanie rekombinowanego interferonu-γ (IFN-γ), przywraca wytwarzanie dalszych immunoaktywnych metabolitów i umożliwia pojawienie się regulatorowych limfocytów T Vγ4+γδ i Foxp3+αβ. Dlatego, paradoksalnie, brak reaktywnych form tlenu przyczynia się do fenotypu hiperzapalnego związanego z niedoborami oksydazy NADPH, poprzez dysfunkcjonalny szlak kinureninowy katabolizmu tryptofanu. Jednak stan ten można odwrócić poprzez reaktywację ścieżki w dół etapu zależnego od ponadtlenku.


title: Eksperymentalne i teoretyczne badanie orientacji wrzecion mitotycznych

text: Architektura i adhezyjność mikrośrodowiska komórkowego jest kluczowym czynnikiem regulacji orientacji wrzeciona in vivo. Korzystając z połączenia teorii i eksperymentów, zbadaliśmy orientację wrzeciona w komórkach HeLa (ludzkich). Tutaj pokazujemy, że orientację wrzeciona można rozumieć jako wynik działania korowych generatorów siły, które oddziałują z mikrotubulami wrzeciona i są aktywowane przez sygnały korowe. Opracowujemy prosty fizyczny opis mechaniki tego wrzeciona, który pozwala na obliczenie profili kątowych momentu obrotowego działającego na wrzeciono, a także kątowego rozkładu orientacji wrzeciona. Nasz model uwzględnia preferowaną orientację wrzeciona i kształt pełnego rozkładu kątowego orientacji wrzeciona obserwowanego w wielu różnych geometriach mikrośrodowiska komórkowego. Opisuje również poprawnie asymetryczne orientacje wrzeciona, które obserwuje się w przypadku pewnych rozkładów sygnałów korowych. Dochodzimy do wniosku, że na podstawie kilku prostych założeń możemy przedstawić ilościowy opis orientacji wrzeciona przylegających komórek.


title: CHROMOTRYPZA OD USZKODZEŃ DNA W MIKROJĄDRACH

text: Sekwencjonowanie genomu odkryło nowe zjawisko mutacji w nowotworach i chorobach wrodzonych zwane chromothripsis. Chromothripsis charakteryzuje się rozległymi przegrupowaniami genomowymi i oscylującym wzorcem poziomów liczby kopii DNA, wszystkie dziwnie ograniczone do jednego lub kilku chromosomów. Mechanizm chromothripsis jest nieznany, ale wcześniej sugerowaliśmy, że może wystąpić poprzez fizyczną izolację chromosomów w nieprawidłowych strukturach jądrowych zwanych mikrojądrami. Tutaj, używając kombinacji obrazowania żywych komórek i sekwencjonowania genomu pojedynczej komórki, pokazujemy, że tworzenie mikrojąder może rzeczywiście generować spektrum rearanżacji genomowych, z których niektóre podsumowują wszystkie znane cechy chromothripsis. Zdarzenia te są ograniczone do nieprawidłowo posegregowanego chromosomu i występują w obrębie jednego podziału komórkowego. Pokazujemy, że mechanizm chromothripsis może obejmować fragmentację, a następnie ponowne składanie pojedynczej chromatydy z mikrojądra. Łącznie eksperymenty te ustanawiają nowy proces mutacyjny, którego skrajnym wynikiem jest chromothripsis.


title: Czynniki wiążące DNA kształtują metylom myszy w dystalnych regionach regulatorowych

text: Metylacja cytozyn jest istotną modyfikacją epigenetyczną w genomach ssaków, jednak zasady rządzące wzorcami metylacji pozostają w dużej mierze nieuchwytne. Aby uzyskać wgląd w ten proces, wygenerowaliśmy mysie metylomy o rozdzielczości par zasad w komórkach macierzystych i neuronalnych progenitorach. Zaawansowana analiza ilościowa pozwoliła zidentyfikować regiony o niskiej metylacji (LMR) ze średnią metylacją 30%. Reprezentują one dystalne regiony regulatorowe ubogie w CpG, o czym świadczy lokalizacja, nadwrażliwość na DNazę I, obecność wzmacniających znaczników chromatyny i aktywność wzmacniająca w testach reporterowych. LMR są zajęte przez czynniki wiążące DNA, a ich wiązanie jest konieczne i wystarczające do wytworzenia LMR. Porównanie metylomów neuronów i komórek macierzystych potwierdza tę zależność, ponieważ LMR specyficzne dla typu komórki są zajęte przez czynniki transkrypcyjne specyficzne dla typu komórki. Badanie to dostarcza odniesienia do metylomu myszy i pokazuje, że czynniki wiążące DNA lokalnie wpływają na metylację DNA, umożliwiając identyfikację aktywnych regionów regulatorowych.


title: Molekularne podstawy aktywności polimerazy RNA II zależnej od RNA

text: Polimeraza RNA (Pol) II katalizuje zależną od DNA syntezę RNA podczas transkrypcji genów. Istnieją jednak dowody na to, że Pol II posiada również aktywność polimerazy RNA zależnej od RNA (RdRP). Pol II może wykorzystywać homopolimerową matrycę RNA, może wydłużać RNA o kilka nukleotydów pod nieobecność DNA i jest zaangażowana w replikację genomów RNA wirusa zapalenia wątroby typu delta (HDV) i wiroidów roślinnych. Tutaj pokazujemy wewnętrzną aktywność RdRP Pol II tylko z czystą polimerazą, rusztowaniem matrycowo-produktowym RNA i trifosforanami nukleozydów (NTP). Krystalografia ujawnia dupleks szablon-produkt w miejscu zajmowanym przez hybrydę DNA-RNA podczas transkrypcji. Aktywność RdRP znajduje się w miejscu aktywnym używanym podczas transkrypcji, ale jest wolniejsza i mniej procesowa niż aktywność zależna od DNA. Aktywność RdRP uzyskuje się również z częścią antygenomu HDV. Kompleks czynnika transkrypcyjnego IIS (TFIIS) z Pol II może rozszczepić jedną nić HDV, utworzyć reaktywną pętlę w miejscu hybrydowym i wydłużyć nowy koniec 3′ RNA. Krótkie pętle łodygi RNA z wydłużeniem 5′ wystarczają do aktywności, ale ich wzrost do krytycznej długości najwyraźniej osłabia procesywność. Aktywność RdRP Pol II stanowi brakujące ogniwo w ewolucji molekularnej, ponieważ sugeruje, że Pol II wyewoluowała ze starożytnej replikazy, która powielała genomy RNA.


title: Bakterie aktywują neurony czuciowe, które modulują ból i stan zapalny

text: Nocyceptorowe neurony czuciowe są wyspecjalizowane w wykrywaniu potencjalnie szkodliwych bodźców, chroniąc organizm poprzez inicjowanie odczuwania bólu i wywoływanie zachowań obronnych. Infekcje bakteryjne powodują ból przez nieznane mechanizmy molekularne, chociaż przypuszcza się, że są wtórne do aktywacji immunologicznej. Tutaj pokazujemy, że bakterie bezpośrednio aktywują nocyceptory i że odpowiedź immunologiczna pośredniczona przez TLR2, MyD88, limfocyty T, limfocyty B oraz neutrofile i monocyty nie jest konieczna dla bólu wywołanego przez Staphylococcus aureus u myszy. Mechaniczna i termiczna hiperalgezja u myszy koreluje raczej z obciążeniem żywymi bakteriami niż z obrzękiem tkanek lub aktywacją układu odpornościowego. Bakterie indukują przepływ wapnia i potencjały czynnościowe w neuronach nocyceptorowych, częściowo poprzez bakteryjne N-formylowane peptydy i tworzącą pory toksynę α-hemolizynę, poprzez różne mechanizmy. Swoista ablacja neuronów linii Nav1.8, które obejmują nocyceptory, zniosła ból podczas infekcji bakteryjnej, ale jednocześnie zwiększyła miejscową infiltrację układu odpornościowego i powiększenie węzłów chłonnych drenującego węzła chłonnego. Tak więc patogeny bakteryjne wywołują ból poprzez bezpośrednią aktywację neuronów czuciowych, które modulują stan zapalny, co jest nieoczekiwaną rolą układu nerwowego w interakcjach gospodarz-patogen.


title: E2F1-3 Przejście z aktywatorów w komórkach progenitorowych na represory w komórkach różnicujących

text: W ustalonym modelu kontroli cyklu komórkowego ssaków, białko siatkówczaka (Rb) ogranicza wchodzenie komórek w fazę S poprzez wiązanie i sekwestrację aktywatorów E2f (E2f1, E2f2 i E2f3), które są niezmiennie przedstawiane jako ostateczne efektory programu transkrypcyjnego które zobowiązują komórki do wejścia i przejścia przez fazę S. Używając panelu myszy transgenicznych cre-specyficznych tkankowo i warunkowych alleli E2f, zbadaliśmy wpływ potrójnego niedoboru E2f1, E2f2 i E2f3 w mysich embrionalnych komórkach macierzystych, zarodkach i jelicie cienkim. Pokazujemy, że w normalnych dzielących się komórkach progenitorowych E2f1-3 działają jako aktywatory transkrypcji, ale w przeciwieństwie do obecnego poglądu, są zbędne do podziału komórki, a zamiast tego są niezbędne do przeżycia komórki. W komórkach różnicujących E2f1-3 działają w kompleksie z Rb jako represorami, aby wyciszyć cele E2f i ułatwić wyjście z cyklu komórkowego. Inaktywacja Rb w komórkach różnicujących skutkowała przestawieniem E2f1-3 z represorów na aktywatory, prowadząc do superaktywacji celów reagujących na E2f i ektopowych podziałów komórkowych. Utrata E2f1-3 całkowicie tłumiła te fenotypy spowodowane niedoborem Rb. Ta praca przedstawia kontekst funkcji aktywatora i represora E2f1-3 in vivo, ujawniając różne role w komórkach dzielących się i różnicujących oraz w normalnych i rakopodobnych cyklach komórkowych.


title: Inhibitory K-Ras(G12C) allosterycznie kontrolują powinowactwo GTP i oddziaływania efektorowe

text: Mutacje somatyczne w małej GTPazie K-Ras są najczęstszymi zmianami aktywującymi występującymi w ludzkim raku i są ogólnie związane ze słabą odpowiedzią na standardowe terapie. Wysiłki zmierzające do bezpośredniego ukierunkowania na ten onkogen napotkały trudności ze względu na jego pikomolarne powinowactwo do GTP/GDP i brak znanych allosterycznych miejsc regulatorowych. Mutacje onkogenne powodują funkcjonalną aktywację białek z rodziny Ras poprzez upośledzenie hydrolizy GTP. Przy zmniejszonej regulacji przez aktywność GTPazy, stan nukleotydów Ras staje się bardziej zależny od względnego powinowactwa i stężenia nukleotydów. Daje to GTP przewagę nad PKB i zwiększa udział aktywnych Ras związanych z GTP. Tutaj opisujemy rozwój małych cząsteczek, które nieodwracalnie wiążą się z powszechnym mutantem onkogennym, K-Ras(G12C). Związki te do wiązania opierają się na zmutowanej cysteinie i dlatego nie wpływają na białko typu dzikiego. Badania krystalograficzne ujawniają powstawanie nowej kieszeni, która nie jest widoczna w poprzednich strukturach Ras, poniżej regionu przełącznika wiążącego efektor II. Wiązanie tych inhibitorów z K-Ras(G12C) zaburza zarówno przełącznik-I, jak i przełącznik-II, odwracając natywną preferencję nukleotydową, aby faworyzować GDP w stosunku do GTP i osłabiając wiązanie z Raf. Nasze dane zapewniają walidację opartą na strukturze nowego allosterycznego miejsca regulacyjnego na Ras, które można kierować w sposób specyficzny dla mutacji.


title: Cyklina A reguluje mikrotubule kinetochorowe w celu promowania wiernej segregacji chromosomów

text: Najbardziej widocznym wydarzeniem w cyklu komórkowym jest wyrównanie chromosomów w metafazie. Wyrównanie chromosomów sprzyja wiernej segregacji poprzez tworzenie dwukierunkowych przyłączeń kinetochorów do mikrotubul wrzeciona. Warto zauważyć, że we wczesnej mitozie (prometafazie) występują liczne błędy przyłączania kinetochor-mikrotubule (k-MT), a utrzymywanie się tych błędów jest główną przyczyną nieprawidłowej segregacji chromosomów w aneuploidalnych ludzkich komórkach nowotworowych, które nieustannie niewłaściwie segregują całe chromosomy i wykazują niestabilność chromosomową. Nie wiadomo, jak solidna korekcja błędów jest osiągana w prometafazie w celu zapewnienia bezbłędnej mitozy. Tutaj pokazujemy, że przyłączenia k-MT w komórkach prometafazy są znacznie mniej stabilne niż w komórkach metafazowych. Przejście do bardziej stabilnych przyłączeń k-MT w metafazie wymaga zależnego od proteasomu zniszczenia cykliny A w prometafazie. Trwała ekspresja cykliny A zapobiega stabilizacji k-MT nawet w komórkach z wyrównanymi chromosomami. Natomiast k-MT są przedwcześnie stabilizowane w komórkach z niedoborem cykliny A. W konsekwencji komórki pozbawione cykliny A wykazują wyższe wskaźniki nieprawidłowej segregacji chromosomów. Zatem stabilność przyłączeń k-MT zdecydowanie wzrasta w skoordynowany sposób wśród wszystkich chromosomów, gdy komórki przechodzą z prometafazy do metafazy. Cyklina A tworzy środowisko komórkowe, które sprzyja oderwaniu mikrotubul od kinetochorów w prometafazie, aby zapewnić skuteczną korekcję błędów i wierną segregację chromosomów.


title: Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste od pacjenta z rdzeniowym zanikiem mięśni

text: Rdzeniowy zanik mięśni jest jedną z najczęstszych dziedzicznych postaci chorób neurologicznych prowadzących do śmiertelności niemowląt. Pacjenci mają selektywną utratę dolnych neuronów ruchowych, co skutkuje osłabieniem mięśni, paraliżem, a często śmiercią. Chociaż fibroblasty pacjentów są szeroko wykorzystywane do badania rdzeniowego zaniku mięśni, neurony ruchowe mają unikalną anatomię i fizjologię, które mogą leżeć u podstaw ich podatności na proces chorobowy. Tutaj opisujemy wytwarzanie indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych z próbek fibroblastów skóry pobranych od dziecka z rdzeniowym zanikiem mięśni. Komórki te rozwijały się silnie w kulturze, utrzymywały genotyp choroby i generowały neurony ruchowe, które wykazywały selektywne deficyty w porównaniu z tymi pochodzącymi od zdrowej matki dziecka. Jest to pierwsze badanie, które wykazało, że indukowane przez człowieka pluripotencjalne komórki macierzyste można wykorzystać do modelowania określonej patologii obserwowanej w chorobie dziedziczonej genetycznie. W związku z tym stanowi obiecujące źródło do badania mechanizmów chorobowych, badań przesiewowych nowych związków leków i opracowywania nowych terapii.


title: Rola mitochondriów w aktywacji inflamasomu NLRP3

text: Odpowiedź zapalna inicjowana przez inflammasom NLRP3 jest wywoływana przez różne sytuacje „niebezpieczeństwa” gospodarza, w tym infekcję i zaburzenia metaboliczne. Wcześniejsze badania sugerowały, że aktywność inflamasomu NLRP3 jest ujemnie regulowana przez autofagię, a dodatnio regulowana przez reaktywne formy tlenu (ROS) pochodzące z niescharakteryzowanych organelli. Tutaj pokazujemy, że blokada mitofagii/autofagii prowadzi do akumulacji uszkodzonych mitochondriów wytwarzających ROS, a to z kolei aktywuje inflammasom NLRP3. Spoczynkowe NLRP3 lokalizuje się w strukturach retikulum endoplazmatycznego, podczas gdy po aktywacji inflamasomu zarówno NLRP3, jak i jego adaptor ASC przemieszczają się do przestrzeni okołojądrowej, gdzie znajdują się w jednej lokalizacji z retikulum endoplazmatycznym i skupiskami organelli mitochondrialnych. Warto zauważyć, że zarówno wytwarzanie ROS, jak i aktywacja inflamasomu są tłumione, gdy aktywność mitochondriów jest rozregulowana przez hamowanie zależnego od napięcia kanału anionowego. Wskazuje to, że inflammasom NLRP3 wyczuwa dysfunkcję mitochondriów i może wyjaśniać częsty związek uszkodzeń mitochondriów z chorobami zapalnymi.


title: Synteza telomerów indukowana przerwami leży u podstaw alternatywnego utrzymywania telomerów

text: Naprawa DNA ukierunkowana na homologię jest niezbędna do utrzymania genomu poprzez syntezę DNA na matrycy. Alternatywne wydłużanie telomerów (ALT) wymaga ukierunkowanej na homologię naprawy DNA w celu utrzymania telomerów w około 10-15% ludzkich nowotworów. W jaki sposób uszkodzenie DNA indukuje składanie i wykonywanie kompleksu replikacji DNA (replikom indukowany przerwaniem) w telomerach lub w innym miejscu genomu ssaka jest słabo poznane. Tutaj definiujemy syntezę telomerów indukowaną przerwaniem i pokazujemy, że wykorzystuje ona wyspecjalizowany replikom, który leży u podstaw utrzymywania telomerów ALT. Uszkodzenia dwuniciowego DNA wywołują rodzącą się syntezę telomerów poprzez jednokierunkową replikację na długim odcinku. Obciążenie proliferujących komórek jądrowego antygenu komórkowego (PCNA) przez czynnik replikacji C (RFC) działa jako początkowy czujnik uszkodzenia telomerów w celu ustalenia przewagi polimerazy DNA δ (Pol δ) poprzez jej podjednostkę POLD3. Synteza telomerów indukowana przerwaniem wymaga osi RFC–PCNA–Pol δ, ale jest niezależna od innych kanonicznych składników replikomów, ATM i ATR, czy białka rekombinacji homologicznej Rad51. Tak więc, rozpoczęcie rozpoznawania uszkodzeń telomerów przez replikom indukowany przerwaniem organizuje ukierunkowane na homologię utrzymywanie telomerów.


title: Odporność wrodzona indukowana przez zależne od składu rozpoznawanie RNA wirusa zapalenia wątroby typu C przez RIG-I

text: Wrodzona odporność immunologiczna jest niezbędna do kontrolowania infekcji wirusowej i jest wyzwalana przez rozpoznawanie przez gospodarza wirusowych motywów makromolekularnych znanych jako wzorce molekularne związane z patogenami (PAMP). Wirus zapalenia wątroby typu C (HCV) to wirus RNA, który replikuje się w wątrobie i zaraża 200 milionów ludzi na całym świecie. Infekcja jest regulowana przez obronę immunologiczną wątroby wyzwalaną przez komórkową helikazę RIG-I. RIG-I wiąże RNA PAMP i sygnalizuje aktywację interferonu czynnika regulacyjnego 3 w celu wywołania ekspresji interferonu-α/β i genów przeciwwirusowych/stymulowanych interferonem (ISG), które ograniczają infekcję. Tutaj identyfikujemy motyw poliurydynowy nieulegającego translacji regionu 3′ genomu HCV i jego pośrednik replikacji jako substrat PAMP RIG-I i pokazujemy, że ten i podobne motywy homopoliurydynowe lub homopoliryboadeniny obecne w genomach wirusów RNA są główną cechą rozpoznawania RIG-I i wyzwalania odporności w komórkach ludzkich i mysich. 5'-końcowy trifosforan na PAMP RNA był konieczny, ale niewystarczający do wiązania RIG-I, które było głównie zależne od składu homopolimerowego rybonukleotydu, struktury liniowej i długości. HCV PAMP RNA stymulował sygnalizację zależną od RIG-I w celu indukowania wrodzonej odpowiedzi immunologicznej wątroby in vivo i wyzwalał ekspresję interferonu i ISG w celu zahamowania zakażenia HCV in vitro. Wyniki te zapewniają postęp koncepcyjny poprzez zdefiniowanie określonych homopolimerowych motywów RNA w genomie HCV i innych wirusów RNA jako substratu PAMP RIG-I i wykazują immunogenne cechy interakcji PAMP-RIG-I, które mogą być stosowane jako adiuwant immunologiczny dla szczepionek i immunoterapii.


title: Wytwarzanie transgenicznych naczelnych innych niż ludzie z transmisją zarodkową

text: Marmozeta zwyczajna (Callithrix jacchus) jest coraz bardziej atrakcyjna do wykorzystania jako model zwierzęcy naczelnych innych niż człowiek w badaniach biomedycznych. Ma stosunkowo wysoki wskaźnik reprodukcji dla naczelnych, co czyni go potencjalnie odpowiednim do modyfikacji transgenicznych. Chociaż podjęto kilka prób uzyskania transgenicznych naczelnych innych niż człowiek, ekspresja transgenu w tkankach somatycznych żywych niemowląt nie została wykazana w obiektywnych analizach, takich jak reakcja łańcuchowa polimerazy z odwrotną transkrypcją lub Western blot. Tutaj pokazujemy, że wstrzyknięcie samoinaktywującego wektora lentiwirusowego w roztworze sacharozy do embrionów marmozet skutkuje transgenicznymi marmozetami pospolitymi, które eksprymują transgen w kilku narządach. Warto zauważyć, że osiągnęliśmy transmisję transgenu do linii zarodkowej i transgeniczne potomstwo rozwijało się normalnie. Pomyślne stworzenie transgenicznych marmozet dostarcza nowego zwierzęcego modelu chorób człowieka, który ma wielką zaletę bliskiego genetycznego związku z ludźmi. Model ten będzie cenny dla wielu dziedzin badań biomedycznych.


title: Indukcja ludzkich komórek nerwowych przez określone czynniki transkrypcyjne

text: Wykazano, że transfer jądra komórki somatycznej, fuzja komórek lub ekspresja czynników specyficznych dla linii indukują zmiany losu komórek w różnych typach komórek somatycznych. Niedawno zaobserwowaliśmy, że wymuszona ekspresja kombinacji trzech czynników transkrypcyjnych, Brn2 (znanych również jako Pou3f2), Ascl1 i Myt1l, może wydajnie przekształcać mysie fibroblasty w indukowane funkcjonalnie komórki neuronalne (iN). Tutaj pokazujemy, że te same trzy czynniki mogą generować funkcjonalne neurony z ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych już 6 dni po aktywacji transgenu. W połączeniu z podstawowym czynnikiem transkrypcyjnym helisa-pętla-helisa NeuroD1, czynniki te mogą również przekształcać ludzkie fibroblasty płodowe i pourodzeniowe w komórki iN wykazujące typową morfologię neuronalną i wyrażające wiele markerów neuronalnych, nawet po obniżeniu poziomu egzogennych czynników transkrypcyjnych. Co ważne, ogromna większość ludzkich komórek iN była w stanie generować potencjały czynnościowe, a wiele z nich dojrzało do otrzymywania kontaktów synaptycznych, gdy były hodowane wspólnie z pierwotnymi mysimi neuronami korowymi. Nasze dane pokazują, że nienerwowe ludzkie komórki somatyczne, a także pluripotencjalne komórki macierzyste, mogą być przekształcane bezpośrednio w neurony przez czynniki transkrypcyjne determinujące linię. Metody te mogą ułatwić solidne generowanie specyficznych dla pacjenta ludzkich neuronów do modelowania chorób in vitro lub przyszłych zastosowań w medycynie regeneracyjnej.


title: Białka powtarzalne PAAR wyostrzają i różnicują kolce układu wydzielniczego typu VI

text: Układ wydzielniczy bakterii typu VI (T6SS) to duża, wieloskładnikowa, dynamiczna maszyna makromolekularna, która odgrywa ważną rolę w ekologii wielu bakterii Gram-ujemnych. T6SS odpowiada za translokację szerokiej gamy toksycznych cząsteczek efektorowych, umożliwiając komórkom drapieżnym zabijanie zarówno prokariotycznych, jak i eukariotycznych komórek drapieżnych. Organelle T6SS są funkcjonalnie analogiczne do kurczliwych ogonków bakteriofagów i uważa się, że atakują komórki, początkowo penetrując je trimerycznym kompleksem białkowym zwanym kolcem VgrG. Ani dokładny skład białkowy organelli T6SS, ani mechanizmy selekcji i dostarczania efektorów nie są znane. W tym miejscu donosimy, że białka z nadrodziny powtórzeń PAAR (prolina-alanina-alanina-arginina) tworzą ostre stożkowe przedłużenie kolca VgrG, który jest dalej zaangażowany w przyłączanie domen efektorowych do kolca. Struktury krystaliczne dwóch powtarzających się białek PAAR związanych z partnerami podobnymi do VgrG pokazują, że białka te wyostrzają wierzchołek kompleksu kolców T6SS. Wykazujemy, że białka PAAR są niezbędne do wydzielania za pośrednictwem T6SS i zabijania komórek docelowych przez Vibrio cholerae i Acinetobacter baylyi. Nasze wyniki wskazują na nowy model organelli T6SS, w którym kompleks szczytowy VgrG-PAAR jest ozdobiony wieloma efektorami, które są dostarczane jednocześnie do komórek docelowych w jednym zdarzeniu translokacji wywołanym skurczem.


title: Stres replikacyjny aktywuje syntezę naprawy DNA w mitozie

text: Stres replikacyjny DNA indukowany przez onkogen odgrywa rolę czynnika napędzającego onkogenezę. Wiele rearanżacji chromosomowych charakterystycznych dla ludzkich nowotworów pochodzi z określonych regionów genomu zwanych wspólnymi łamliwymi miejscami (CFS). CFS są trudnymi do replikacji loci, które manifestują się jako luki lub pęknięcia w chromosomach metafazowych (nazywane „ekspresją CFS”), szczególnie gdy komórki zostały wystawione na stres replikacyjny. Specyficzna dla struktury endonukleaza MUS81–EME1 sprzyja pojawianiu się luk lub pęknięć chromosomów w CFS po stresie replikacyjnym. Tutaj pokazujemy, że wejście komórek w profazę mitotyczną wyzwala rekrutację MUS81 do CFS. Aktywność nukleazy MUS81 promuje następnie zależną od POLD3 syntezę DNA w CFS, co służy zminimalizowaniu nieprawidłowej segregacji chromosomów i braku dysjunkcji. Proponujemy, że próba kondensacji niecałkowicie zduplikowanych loci we wczesnej mitozie służy jako wyzwalacz zakończenia replikacji DNA w loci CFS w komórkach ludzkich. Biorąc pod uwagę, że ta zależna od POLD3 mitotyczna synteza DNA jest wzmocniona w aneuploidalnych komórkach nowotworowych, które wykazują z natury wysoki poziom niestabilności chromosomowej (CIN+) i stresu replikacyjnego, sugerujemy, że ukierunkowanie na ten szlak może stanowić nowe podejście terapeutyczne.


title: Specyficzny zespół białka amyloidu-β w mózgu upośledza pamięć

text: Funkcja pamięci często spada wraz z wiekiem i uważa się, że początkowo pogarsza się z powodu zmian w funkcji synaptycznej, a nie utraty neuronów. U niektórych osób rozwija się choroba Alzheimera z neurodegeneracją. Tutaj używamy myszy Tg2576, które wyrażają wariant ludzkiego białka prekursorowego amyloidu-β (APP) związanego z chorobą Alzheimera, aby zbadać przyczynę pogorszenia pamięci przy braku neurodegeneracji lub amyloidozy białka amyloidu-β. Młode myszy Tg2576 (< 6 miesięcy) mają normalną pamięć i brak neuropatologii, myszy w średnim wieku (6-14 miesięcy) rozwijają deficyty pamięci bez utraty neuronów, a stare myszy (> 14 miesięcy) tworzą obfite blaszki starcze zawierające amyloid- β (odnośniki 3–6). Odkryliśmy, że deficyty pamięci u myszy Tg2576 w średnim wieku są spowodowane pozakomórkową akumulacją rozpuszczalnego zespołu amyloidu-β 56 kDa, który nazywamy Aβ*56 (Aβ gwiazda 56). Aβ*56 oczyszczony z mózgów upośledzonych myszy Tg2576 zaburza pamięć po podaniu młodym szczurom. Proponujemy, że Aβ*56 zaburza pamięć niezależnie od blaszek miażdżycowych lub utraty neuronów i może przyczyniać się do deficytów poznawczych związanych z chorobą Alzheimera.


title: Rozszczepienie GSDMD przez zapalne kaspazy determinuje pyroptotyczną śmierć komórek

text: Kaspazy zapalne (kaspazy-1, -4, -5 i -11) są krytyczne dla wrodzonej obrony. Kaspaza-1 jest aktywowana przez ligandy różnych kanonicznych inflammasomów, a kaspazy-4, -5 i -11 bezpośrednio rozpoznają bakteryjny lipopolisacharyd, z których oba wywołują pyroptozę. Pomimo kluczowej roli w odporności i wstrząsie endotoksycznym mechanizm indukcji piroptozy przez zapalne kaspazy jest nieznany. Identyfikujemy tu gasderminę D (Gsdmd) przez zgrupowane w całym genomie regularnie rozmieszczone palindromiczne powtórzenia (CRISPR)-Cas9 nukleazy piroptozy za pośrednictwem kaspazy-11 i kaspazy-1 w mysich makrofagach szpiku kostnego. Komórki z niedoborem GSDMD opierały się indukcji piroptozy przez cytozolowy lipopolisacharyd i znane kanoniczne ligandy inflamasomu. Uwalnianie interleukiny-1β było również zmniejszone w komórkach Gsdmd-/-, pomimo nienaruszonego przetwarzania przez kaspazę-1. Kaspaza-1 i kaspaza-4/5/11 specyficznie rozszczepiły łącznik między domeną N-końcową gasderminy-N i końcową karboksylową domeną gasderminy-C w GSDMD, co było wymagane i wystarczające do pyroptozy. Rozszczepienie uwolniło wewnątrzcząsteczkowe hamowanie w domenie N gasderminy, która wykazywała wewnętrzną aktywność indukującą piroptozę. Inni członkowie rodziny gasderminów nie zostali rozszczepieni przez zapalne kaspazy, ale podzielali samohamowanie; Mutacje przejmowania funkcji w Gsdma3, które powodują łysienie i defekty skóry, zakłóciły autohamowanie, umożliwiając jej domenie N-gasderminy wywołanie pyroptozy. Odkrycia te dają wgląd w odporność/choroby, w których pośredniczy inflamasom, a także zmieniają nasze rozumienie piroptozy i programowanej martwicy.


title: Rola Corin w inwazji trofoblastów i przebudowie tętnicy spiralnej macicy w ciąży

text: W ciąży inwazja trofoblastów i przebudowa tętnicy spiralnej macicy są ważne dla obniżenia oporu naczyniowego matki i zwiększenia maciczno-łożyskowego przepływu krwi. Upośledzona przebudowa tętnic spiralnych od dawna kojarzona jest ze stanem przedrzucawkowym, głównym powikłaniem ciąży, ale mechanizmy leżące u ich podstaw pozostają niejasne. Corin (znany również jako enzym konwertujący przedsionkowy peptyd natriuretyczny) jest proteazą sercową, która aktywuje przedsionkowy peptyd natriuretyczny (ANP), hormon sercowy, który jest ważny w regulacji ciśnienia krwi. Nieoczekiwanie w ciężarnej macicy wykryto ekspresję Corin. W tym miejscu identyfikujemy nową funkcję Corin i ANP w promowaniu inwazji trofoblastów i przebudowie tętnic spiralnych. Pokazujemy, że ciężarne myszy z niedoborem koryny lub ANP rozwinęły wysokie ciśnienie krwi i białkomocz, charakterystyczne dla stanu przedrzucawkowego. U tych myszy inwazja trofoblastów i przebudowa tętnicy spiralnej macicy były znacznie zaburzone. Zgodnie z tym, ANP silnie stymulował ludzkie trofoblasty w atakujących Matrigel. U pacjentek ze stanem przedrzucawkowym poziomy RNA i białka w komunikatorze Corin w macicy były znacznie niższe niż w normalnych ciążach. Ponadto zidentyfikowaliśmy mutacje genu Corin u pacjentów ze stanem przedrzucawkowym, które zmniejszały aktywność Corin w przetwarzaniu pro-ANP. Wyniki te wskazują, że koryna i ANP są niezbędne dla zmian fizjologicznych na styku matka-płód, co sugeruje, że defekty funkcji koryna i ANP mogą przyczyniać się do stanu przedrzucawkowego.


title: Ratunek metaboliczny w komórkach pluripotencjalnych od pacjentów z chorobą mtDNA

text: Mitochondria odgrywają główną rolę w produkcji energii poprzez fosforylację oksydacyjną, która jest zależna od ekspresji genów krytycznych kodowanych przez mitochondrialne (mt)DNA. Mutacje w mtDNA mogą powodować śmiertelne lub poważnie wyniszczające zaburzenia przy ograniczonych możliwościach leczenia. Objawy kliniczne różnią się w zależności od typu mutacji i heteroplazmii (czyli względnych poziomów zmutowanego i typu dzikiego mtDNA w każdej komórce). Tutaj wygenerowaliśmy genetycznie skorygowane pluripotencjalne komórki macierzyste (PSC) od pacjentów z chorobą mtDNA. Wiele indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPS) pochodziło od pacjentów z powszechnymi mutacjami heteroplazmatycznymi, w tym 3243A>G, powodującymi encefalomiopatię mitochondrialną i epizody podobne do udaru (MELAS) oraz 8993T>G i 13513G>A, związane z zespołem Leigh. Wytworzono izogeniczne linie komórkowe MELAS i zespołu Leigh iPS zawierające wyłącznie mtDNA typu dzikiego lub zmutowane poprzez spontaniczną segregację heteroplazmatycznego mtDNA w proliferujących fibroblastach. Ponadto transfer jądra komórki somatycznej (SCNT) umożliwił zastąpienie zmutowanego mtDNA z homoplazmatycznych fibroblastów 8993T>G w celu wygenerowania skorygowanych PSC Leigh-NT1. Chociaż PSC Leigh-NT1 zawierały mtDNA oocytu dawcy typu dzikiego (ludzki haplotyp D4a), który różnił się od haplotypu pacjenta z zespołem Leigh (F1a) w sumie 47 miejsc nukleotydowych, komórki Leigh-NT1 wykazywały profile transkryptomiczne podobne do tych w PSC pochodzących z zarodka niosące mtDNA typu dzikiego, wskazujące na normalne interakcje jądrowo-mitochondrialne. Co więcej, uratowane genetycznie PSC pacjentów wykazywały normalne funkcje metaboliczne w porównaniu z upośledzonym zużyciem tlenu i produkcją ATP obserwowanym w zmutowanych komórkach. Wnioskujemy, że oba podejścia do przeprogramowania oferują komplementarne strategie uzyskiwania PSC zawierających wyłącznie mtDNA typu dzikiego, poprzez spontaniczną segregację heteroplazmatycznego mtDNA w poszczególnych liniach komórkowych iPS lub zastąpienie mitochondriów przez SCNT w chorobie opartej na homoplazmatycznym mtDNA.


title: Helikaza drożdżowa Pif1p usuwa telomerazę z telomerowego DNA

text: Telomery to fizyczne końce chromosomów eukariotycznych. Badania genetyczne wykazały, że helikaza DNA drożdży piekarskich Pif1p jest negatywnym regulatorem telomerazy, wyspecjalizowanej odwrotnej transkryptazy, która utrzymuje telomeryczny DNA, ale biochemiczne podstawy tego hamowania były nieznane. Tutaj pokazujemy, że in vitro Pif1p zmniejsza procesywność telomerazy i uwalnia telomerazę z telomerycznych oligonukleotydów. Uwolniona telomeraza jest enzymatycznie aktywna, ponieważ jest w stanie wydłużyć oligonukleotyd prowokujący. In vivo nadekspresja Pif1p zmniejsza asocjację telomerazy z telomerami, podczas gdy zubożenie komórek Pif1p zwiększa poziomy związanej z telomerem Est1p, podjednostki telomerazy, która jest obecna na telomerze, gdy telomeraza jest aktywna. Proponujemy, że aktywność helikazy Pif1p ogranicza działanie telomerazy zarówno in vivo jak i in vitro poprzez wypieranie aktywnej telomerazy z końców DNA.


title: Małe regulatorowe RNA hamują polimerazę RNA II podczas fazy elongacji transkrypcji

text: Komórki eukariotyczne wyrażają szeroką gamę endogennych małych regulatorowych RNA, które regulują tworzenie heterochromatyny, czas rozwoju, obronę przed pasożytniczymi kwasami nukleinowymi i rearanżację genomu. Uważa się, że wiele małych regulatorowych RNA działa w jądrach. Na przykład u roślin i grzybów krótki interferujący RNA (siRNA) wiąże się z powstającymi transkryptami i bezpośrednimi modyfikacjami chromatyny i/lub DNA. Aby lepiej zrozumieć biologiczne role małych regulatorowych RNA, przeprowadziliśmy badanie genetyczne, aby zidentyfikować czynniki wymagane do interferencji RNA (RNAi) w jądrach Caenorhabditis elegans. Tutaj pokazujemy, że gen jądrowy RNAi defekt-2 (nrde-2) koduje ewolucyjnie konserwowane białko, które jest wymagane do wyciszania za pośrednictwem siRNA w jądrach. NRDE-2 wiąże się z białkiem Argonaute NRDE-3 w jądrach i jest rekrutowany przez kompleksy NRDE-3/siRNA do powstających transkryptów, które były celem RNAi. Odkryliśmy, że siRNA zlokalizowane w jądrze kierują zależne od NRDE-2 wyciszanie wstępnych RNA (pre-mRNA) 3' do miejsc RNAi, zależną od NRDE-2 akumulację polimerazy RNA (RNAP) II w docelowych loci genomowych przez RNAi i zależne od NRDE-2 spadki zajętości RNAP II i aktywności transkrypcyjnej RNAP II 3' do miejsc RNAi. Wyniki te definiują NRDE-2 jako składnik maszynerii jądrowego RNAi i pokazują, że siRNA metazoan mogą wyciszać RNA zlokalizowane w jądrze w kotranskrypcji. Ponadto wyniki te ustanawiają nowy tryb regulacji RNAP II: kierowana przez siRNA rekrutacja czynników NRDE, które hamują RNAP II podczas fazy elongacji transkrypcji.


title: Cdk1 wystarcza do napędzania cyklu komórkowego ssaków

text: Organizmy jednokomórkowe, takie jak drożdże, wymagają pojedynczej kinazy zależnej od cyklin, Cdk1, do kierowania podziałem komórek. W przeciwieństwie do tego, uważa się, że komórki ssaków wymagają sekwencyjnej aktywacji co najmniej czterech różnych kinaz zależnych od cyklin, Cdk2, Cdk3, Cdk4 i Cdk6, aby przeprowadzić komórki przez interfazę, jak również Cdk1 do przejścia przez mitozę. Model ten został zakwestionowany przez ostatnie dowody genetyczne, że myszy przeżywają przy braku poszczególnych Cdk międzyfazowych. Ponadto większość typów mysich komórek namnaża się przy braku dwóch lub nawet trzech interfazowych Cdk. Podobne wyniki uzyskano w przypadku ablacji niektórych podjednostek aktywujących Cdk, takich jak cykliny typu D i E. Tutaj pokazujemy, że zarodki myszy pozbawione wszystkich interfaz Cdk (Cdk2, Cdk3, Cdk4 i Cdk6) przechodzą organogenezę i rozwijają się do połowy ciąży. W tych zarodkach Cdk1 wiąże się ze wszystkimi cyklinami, powodując fosforylację białka pRb siatkówczaka i ekspresję genów regulowanych przez czynniki transkrypcyjne E2F. Fibroblasty zarodkowe myszy pochodzące z tych zarodków proliferują in vitro, aczkolwiek z wydłużonym cyklem komórkowym z powodu nieefektywnej inaktywacji białek Rb. Stają się jednak nieśmiertelne przy ciągłym przejściu. Donosimy również, że embriony nie rozwijają się do stadiów moruli i blastocysty przy braku Cdk1. Wyniki te wskazują, że Cdk1 jest jedynym istotnym cyklem komórkowym Cdk. Ponadto pokazują, że w przypadku braku międzyfazowych Cdk, Cdk1 może wykonać wszystkie zdarzenia wymagane do kierowania podziałem komórki.


title: Ograniczenie kalorii wydłuża żywotność Saccharomyces cerevisiae poprzez zwiększenie oddychania

text: Ograniczenie kalorii (CR) wydłuża życie w szerokim spektrum organizmów i jest jedynym znanym schematem wydłużania życia ssaków. Stworzyliśmy model CR w pączkujących drożdżach Saccharomyces cerevisiae. W tym układzie długość życia można wydłużyć poprzez ograniczenie glukozy lub zmniejszenie aktywności wykrywającej glukozę cyklicznej kinazy zależnej od AMP (PKA). Wydłużenie życia mutanta o obniżonej aktywności PKA wymaga Sir2 i NAD (dinukleotyd nikotynamidoadeninowy). W tym badaniu badamy, w jaki sposób CR aktywuje Sir2 w celu przedłużenia życia. Tutaj pokazujemy, że kierowanie metabolizmu węgla do mitochondrialnego cyklu kwasów trikarboksylowych i towarzyszący temu wzrost oddychania odgrywają kluczową rolę w tym procesie. Omawiamy, jak ta strategia metaboliczna może odnosić się do CR u zwierząt.


title: Mutacje Mosaic PPM1D są związane z predyspozycją do raka piersi i jajnika

text: Udoskonalone technologie sekwencjonowania oferują niespotykane dotąd możliwości badania roli rzadkiej zmienności genetycznej w powszechnych chorobach. Istnieją jednak poważne wyzwania związane z projektowaniem badań, analizą danych i replikacją. Wykorzystując połączone sekwencjonowanie nowej generacji 507 genów zaangażowanych w naprawę DNA w 1150 próbkach, strategię analityczną skoncentrowaną na wariantach skracania białek (PTV) oraz eksperyment sekwencjonowania na dużą skalę z replikacją przypadków i kontroli u 13 642 osób, pokazujemy, że rzadkie PTV w indukowanej przez p53 fosfatazie białkowej PPM1D są związane z predyspozycją do raka piersi i raka jajnika. PPM1D Mutacje PTV były obecne w 25 z 7781 przypadków w porównaniu do 1 z 5861 kontroli (P = 1,12 × 10-5), w tym 18 mutacji u 6912 osób z rakiem piersi (P = 2,42 × 10-4) i 12 mutacji u 1121 osoby z rakiem jajnika (P = 3,10 × 10−9). Warto zauważyć, że wszystkie zidentyfikowane PTV PPM1D były mozaiką w DNA limfocytów i zgrupowane w regionie 370 par zasad w końcowym eksonie genu, karboksylowym końcu domeny katalitycznej fosfatazy. Badania funkcjonalne wykazują, że mutacje powodują zwiększoną supresję p53 w odpowiedzi na ekspozycję na promieniowanie jonizujące, co sugeruje, że zmutowane allele kodują nadaktywne izoformy PPM1D. Tak więc, chociaż mutacje powodują przedwczesne skrócenie białka, nie powodują prostego efektu utraty funkcji typowo związanego z tą klasą wariantów, ale zamiast tego mają prawdopodobnie efekt wzmocnienia funkcji. Nasze wyniki mają wpływ na wykrywanie i zarządzanie ryzykiem raka piersi i jajnika. Mówiąc bardziej ogólnie, dane te dostarczają nowych informacji na temat roli rzadkich i mozaikowych wariantów genetycznych w powszechnych warunkach oraz wykorzystania sekwencjonowania w ich identyfikacji.


title: Immunogenność indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych

text: Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC), przeprogramowane z komórek somatycznych o określonych czynnikach, są bardzo obiecujące dla medycyny regeneracyjnej jako odnawialnego źródła komórek autologicznych. Chociaż ogólnie zakładano, że te autologiczne komórki powinny być tolerowane immunologicznie przez biorcę, od którego pochodzą iPSC, ich immunogenność nie została intensywnie zbadana. Pokazujemy tutaj, że podczas gdy embrionalne komórki macierzyste (ESC) pochodzące z wsobnych myszy C57BL/6 (B6) mogą skutecznie tworzyć potworniaki u myszy B6 bez wyraźnego odrzucenia immunologicznego, allogeniczne ESC z myszy 129/SvJ nie tworzą potworniaków u myszy B6 z powodu szybkiego odrzucenia przez odbiorców. Mysie embrionalne fibroblasty B6 (MEF) zostały przeprogramowane do iPSC za pomocą podejścia retrowirusowego (ViPSC) lub nowego podejścia episomalnego (EiPSC), które nie powoduje integracji genomowej. W przeciwieństwie do B6 ESC, potworniaki utworzone przez B6 ViPSC były w większości odrzucone przez biorców B6. Ponadto większość potworniaków utworzonych przez B6 EiPSC była immunogenna u myszy B6 z naciekiem limfocytów T, a widoczne uszkodzenie tkanki i regresję zaobserwowano w niewielkiej frakcji potworniaków. Globalna analiza ekspresji genów potworniaków utworzonych przez B6 ESC i EiPSC ujawniła wiele genów często nadeksprymowanych w potworniakach pochodzących z EiPSC, a kilka takich produktów genowych wykazało bezpośredni udział w immunogenności komórek pochodzących z B6 EiPSC u myszy B6. Odkrycia te wskazują, że w przeciwieństwie do pochodnych ESC, nieprawidłowa ekspresja genów w niektórych komórkach różniących się od iPSC może indukować odpowiedź immunologiczną zależną od limfocytów T u syngenicznych biorców. Dlatego immunogenność terapeutycznie wartościowych komórek pochodzących z iPSC specyficznych dla pacjenta powinna być oceniana przed jakimkolwiek klinicznym zastosowaniem tych autologicznych komórek u pacjentów.


title: Bezpośrednia konwersja ludzkich fibroblastów do wieloliniowych przodków krwi

text: Podobnie jak w przypadku komórek macierzystych pochodzących z zarodka, zastosowanie przeprogramowanych indukowanych przez człowieka pluripotencjalnych komórek macierzystych jest ograniczone naszą wiedzą na temat specyfikacji linii. Tutaj pokazujemy zdolność do generowania komórek progenitorowych i dojrzałych komórek krwiotwórczych bezpośrednio z ludzkich fibroblastów skóry bez ustalania pluripotencji. Ektopowa ekspresja hematopoetycznych czynników transkrypcyjnych aktywowanych przez OCT4 (nazywana również POU5F1), wraz ze swoistym traktowaniem cytokinami, pozwoliła na wytworzenie komórek eksprymujących marker panleukocytarny CD45. Te unikalne komórki pochodzące z fibroblastów dały początek liniom granulocytarnym, monocytowym, megakariocytowym i erytroidalnym i wykazały zdolność do wszczepiania się in vivo. Zauważamy, że aktywowane są programy hematopoetyczne dorosłych, co jest zgodne z omijaniem stanu pluripotencjalnego w celu wygenerowania losu krwi: różni się to od hematopoezy obejmującej pluripotencjalne komórki macierzyste, w której aktywowane są programy embrionalne. Odkrycia te demonstrują przywrócenie multipotencji z ludzkich fibroblastów i sugerują alternatywne podejście do przeprogramowania komórek w przypadku autologicznych terapii zastępowania komórek, które pozwala uniknąć powikłań związanych ze stosowaniem ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych.


title: Mical łączy semaforyny z rozpadem F-aktyny

text: W jaki sposób pouczające sygnały obecne na powierzchni komórki mają swój dokładny wpływ na cytoszkielet aktynowy, jest słabo poznane. Semaforyny są jedną z największych rodzin tych pouczających wskazówek i są szeroko badane pod kątem ich wpływu na ruch komórek, nawigację, angiogenezę, immunologię i raka. Semaforyny/kolapsyny scharakteryzowano częściowo na podstawie ich zdolności do drastycznej zmiany dynamiki cytoszkieletu aktynowego w procesach neuronalnych, ale pomimo znacznego postępu w identyfikacji receptorów semaforyny i ich szlaków sygnalizacyjnych, cząsteczki łączące je z precyzyjną kontrolą elementów cytoszkieletu pozostają nieznany. Ostatnio odkryto, że wysoce nietypowe białka z rodziny enzymów Mical wiążą się z cytoplazmatyczną częścią pleksyn, które są dużymi receptorami semaforyny na powierzchni komórki, i pośredniczą w prowadzeniu aksonów, synaptogenezie, przycinaniu dendrytów i innych zmianach morfologicznych komórek. Enzymy mikalne przeprowadzają reakcje enzymatyczne redukcyjno-utleniające (redoks), a także zawierają domeny znajdujące się w białkach, które regulują morfologię komórki. Jednak nic nie wiadomo o roli Micalu ani jego aktywności redoks w pośredniczeniu w zmianach morfologicznych. Tutaj donosimy, że Mical bezpośrednio łączy semaforyny i ich receptory pleksyny z precyzyjną kontrolą dynamiki filamentów aktynowych (F-aktyny). Odkryliśmy, że Mical jest zarówno niezbędny, jak i wystarczający do reorganizacji F-aktyny za pośrednictwem semaforyny i pleksyny in vivo. Podobnie, oczyściliśmy białko Mical i odkryliśmy, że bezpośrednio wiąże F-aktynę i rozkłada zarówno pojedyncze, jak i wiązane włókna aktynowe. Odkryliśmy również, że Mical wykorzystuje swoją aktywność redoks do zmiany dynamiki F-aktyny in vivo i in vitro, co wskazuje na nieznaną wcześniej rolę specyficznych zdarzeń sygnalizacyjnych redoks w regulacji cytoszkieletu aktyny. Mical jest zatem nowym czynnikiem rozkładania F-aktyny, który zapewnia molekularny kanał, przez który reorganizacja aktyny – cecha charakterystyczna zmian morfologicznych komórki, w tym nawigacji aksonów – może być precyzyjnie osiągnięta w czasie i przestrzeni w odpowiedzi na semaforyny.


title: Nowe programy transkrypcyjne zależne od Foxo1 kontrolują funkcję komórek Treg

text: Regulatorowe komórki T (Treg), charakteryzujące się ekspresją czynnika transkrypcyjnego forkhead box P3 (Foxp3), utrzymują homeostazę immunologiczną poprzez tłumienie autodestrukcyjnych odpowiedzi immunologicznych. Foxp3 działa jako późno działający czynnik różnicowania kontrolujący homeostazę i funkcję komórek Treg, podczas gdy wczesne zaangażowanie w linię komórek Treg jest regulowane przez kinazę Akt i rodzinę czynników transkrypcyjnych typu forkhead box O (Foxo). Jednak to, czy białka Foxo działają poza etapem zaangażowania komórek Treg, aby kontrolować homeostazę i funkcję komórek Treg, pozostaje w dużej mierze niezbadane. Tutaj pokazujemy, że Foxo1 jest kluczowym regulatorem funkcji komórek Treg. Komórki Treg wyrażają duże ilości Foxo1 i wykazują zmniejszoną aktywację Akt wywołaną przez receptor limfocytów T, fosforylację Foxo1 i wykluczenie jądrowe Foxo1. Myszy z delecją Foxo1 specyficzną dla komórek Treg rozwijają śmiertelną chorobę zapalną o nasileniu podobnym do obserwowanego u myszy z niedoborem Foxp3, ale bez utraty komórek Treg. Analiza miejsc wiązania Foxo1 w całym genomie ujawnia około 300 genów docelowych związanych z Foxo1, w tym prozapalną cytokinę Ifng, które nie wydają się być bezpośrednio regulowane przez Foxp3. Odkrycia te pokazują, że ewolucyjnie starożytny moduł sygnalizacyjny Akt-Foxo1 kontroluje nowy program genetyczny niezbędny do funkcjonowania komórki Treg.


title: Funkcjonalne badanie przesiewowe identyfikuje miRNA indukujące regenerację serca

text: U ssaków powiększenie serca podczas rozwoju embrionalnego zależy przede wszystkim od wzrostu liczby kardiomiocytów. Tuż po urodzeniu jednak kardiomiocyty przestają się namnażać, a dalszy wzrost mięśnia sercowego następuje poprzez przerostowe powiększenie istniejących miocytów. W konsekwencji minimalnej odnowy kardiomiocytów w dorosłym życiu naprawa uszkodzeń serca poprzez regenerację mięśnia sercowego jest bardzo ograniczona. Tutaj pokazujemy, że egzogenne podawanie wybranych mikroRNA (miRNA) znacząco stymuluje proliferację kardiomiocytów i wspomaga naprawę serca. Przeprowadziliśmy mikroskopię wysokozawartą, wysokoprzepustowe funkcjonalne badanie przesiewowe ludzkich miRNA, które promowały proliferację kardiomiocytów noworodków przy użyciu biblioteki miRNA całego genomu. Czterdzieści miRNA silnie zwiększało zarówno syntezę DNA, jak i cytokinezę w kardiomiocytach noworodków myszy i szczurów. Dwa z tych miRNA (hsa-miR-590 i hsa-miR-199a) zostały dalej wybrane do testów i wykazano, że sprzyjają ponownemu wejściu w cykl komórkowy dorosłych kardiomiocytów ex vivo i sprzyjają proliferacji kardiomiocytów zarówno u noworodków, jak i dorosłych zwierząt. Po zawale mięśnia sercowego u myszy te miRNA stymulowały wyraźną regenerację serca i prawie całkowitą regenerację parametrów czynnościowych serca. Zidentyfikowane miRNA są bardzo obiecujące w leczeniu patologii serca wynikających z utraty kardiomiocytów.


title: Specyfika połączeń czuciowo-motorycznych zakodowanych przez rozpoznawanie Sema3e-Plxnd1

text: W odruchach rdzeniowych pośredniczą połączenia synaptyczne między czuciowymi aferentami a neuronami ruchowymi. Organizacja tych obwodów wykazuje kilka poziomów szczegółowości. Tylko niektóre klasy proprioceptywnych neuronów czuciowych tworzą bezpośrednie, monosynaptyczne połączenia z neuronami ruchowymi. Te, które to robią, są związane regułami specyficzności puli motorycznej: tworzą silne połączenia z neuronami motorycznymi zaopatrującymi ten sam mięsień, ale unikają puli motorycznych zaopatrujących mięśnie antagonistyczne. Ten wzór łączności jest początkowo dokładny i utrzymuje się przy braku aktywności, co oznacza, że specyficzność okablowania opiera się na dopasowaniu cząsteczek rozpoznawania na powierzchni neuronów czuciowych i ruchowych. Jednak wyznaczniki wysokiej swoistości synaptycznej w tym przypadku, podobnie jak w większości regionów ośrodkowego układu nerwowego, nie zostały jeszcze zdefiniowane. Aby zająć się pochodzeniem specyficzności synaptycznej w tych obwodach odruchowych, wykorzystaliśmy metody genetyki molekularnej do manipulowania białkami rozpoznającymi wyrażanymi przez podzbiory neuronów czuciowych i ruchowych. Pokazujemy tutaj, że system rozpoznawania obejmujący ekspresję semaforyny Sema3e klasy 3 przez wybrane pule neuronów ruchowych i jej pleksyny receptora D1 o wysokim powinowactwie (Plxnd1) przez proprioceptywne neurony czuciowe, jest krytycznym wyznacznikiem swoistości synaptycznej w obwodach czuciowo-ruchowych w myszy. Zmiana profilu sygnalizacji Sema3e–Plxnd1 w neuronach czuciowych lub ruchowych powoduje funkcjonalne i anatomiczne ponowne okablowanie połączeń monosynaptycznych, ale nie zmienia swoistości puli ruchowej. Nasze odkrycia wskazują, że wzorce łączności monosynaptycznej w tym prototypowym obwodzie ośrodkowego układu nerwowego są konstruowane za pomocą programu rozpoznawania opartego na sygnalizacji odstraszającej.


title: Kompleks remodelujący chromatynę zaangażowany w transkrypcję i obróbkę DNA.

text: Upakowanie genomu eukariotycznego w chromatynie stwarza bariery, które ograniczają dostęp enzymów przetwarzających DNA. Aby pokonać te bariery, komórki posiadają szereg wielobiałkowych, zależnych od ATP kompleksów przebudowujących chromatynę, z których każdy zawiera podjednostkę ATPazy z nadrodziny SNF2/SWI2. Kompleksy remodelujące chromatynę działają poprzez zwiększenie ruchliwości nukleosomów i są wyraźnie zaangażowane w transkrypcję. Tutaj przeanalizowaliśmy białka związane z SNF2/SWI2 i ISWI, aby zidentyfikować kompleksy remodelujące, które potencjalnie wspomagają inne transakcje DNA. Oczyściliśmy kompleks z Saccharomyces cerevisiae, który zawiera ATP-azę Ino80. Kompleks INO80 zawiera około 12 polipeptydów, w tym dwa białka spokrewnione z bakteryjną helikazą DNA RuvB, która katalizuje migrację rozgałęzień połączeń Holliday'a. Oczyszczony kompleks przebudowuje chromatynę, ułatwia transkrypcję in vitro i wykazuje aktywność helikazy DNA od 3' do 5'. Mutanty ino80 wykazują nadwrażliwość na czynniki powodujące uszkodzenia DNA, a także defekty w transkrypcji. Wyniki te wskazują, że przebudowa chromatyny kierowana przez ATPazę Ino80 może być połączona z transkrypcją, a także z naprawą uszkodzeń DNA.


title: Sygnatury szlaków onkogennych w ludzkich nowotworach jako przewodnik po terapiach celowanych

text: Rozwój stanu onkogennego jest złożonym procesem obejmującym akumulację wielu niezależnych mutacji, które prowadzą do deregulacji komórkowych szlaków sygnałowych kluczowych dla kontroli wzrostu i losu komórek. W wielu badaniach wykazano zdolność do definiowania podtypów raka, nawrotów choroby i odpowiedzi na określone terapie przy użyciu sygnatur ekspresji genów opartych na mikromacierzach DNA. Różne badania wykazały również możliwość wykorzystania profili ekspresji genów do analizy szlaków onkogennych. Tutaj pokazujemy, że można zidentyfikować sygnatury ekspresji genów, które odzwierciedlają stan aktywacji kilku szlaków onkogennych. Po ocenie w kilku dużych kolekcjach ludzkich nowotworów, te sygnatury ekspresji genów identyfikują wzorce deregulacji szlaku w nowotworach i klinicznie istotne powiązania ze skutkami choroby. Połączenie przewidywań opartych na sygnaturach w kilku szlakach identyfikuje skoordynowane wzorce deregulacji szlaku, które rozróżniają określone nowotwory i podtypy nowotworów. Grupowanie guzów w oparciu o sygnatury szlaku dalej definiuje rokowanie w odpowiednich podzbiorach pacjentów, wykazując, że wzorce deregulacji szlaku onkogennego leżą u podstaw rozwoju fenotypu onkogennego i odzwierciedlają biologię i wynik określonych nowotworów. Wykazano również, że przewidywania deregulacji szlaku w liniach komórek rakowych pozwalają przewidzieć wrażliwość na środki terapeutyczne ukierunkowane na składniki szlaku. Powiązanie deregulacji szlaku z wrażliwością na terapeutyki, których celem są składniki szlaku, daje możliwość wykorzystania tych sygnatur szlaku onkogennego do kierowania stosowaniem terapeutyków celowanych.


title: CTCF pośredniczy w aktywności blokowania wzmacniacza wrażliwego na metylację w locus H19/Igf2.

text: Imprintowane są geny insulinopodobnego czynnika wzrostu 2 (Igf2) i H19, co powoduje wyciszenie odpowiednio matczynych i ojcowskich alleli. Zdarzenie to jest zależne od wdrukowanego regionu kontrolnego dwa kilozasady powyżej H19 (odnośniki 1, 2). Na chromosomie ojcowskim ten element jest zmetylowany i jest wymagany do wyciszenia H19 (odnośniki 2-4). Na chromosomie matczynym region jest niemetylowany i wymagany do wyciszenia genu Igf2 o 90 kilozasad w górę. Zaproponowaliśmy, że niemetylowany wdrukowany region kontrolny działa jak granica chromatyny, która blokuje oddziaływanie Igf2 ze wzmacniaczami leżącymi 3' od H19 (odnośniki 5, 6). Ta aktywność blokowania wzmacniacza zostałaby następnie utracona, gdy region zostałby zmetylowany, umożliwiając w ten sposób ekspresję Igf2 po ojcowsku. Tutaj pokazujemy, używając transgenicznych myszy i hodowli tkankowej, że niemetylowane odciskane regiony kontrolne z mysiego i ludzkiego H19 wykazują aktywność blokującą wzmacniacz. Ponadto pokazujemy, że CTCF, białko palca cynkowego zaangażowane w funkcję graniczną kręgowców, wiąże się z kilkoma miejscami w niemetylowanym nadrukowanym regionie kontrolnym, które są niezbędne do blokowania wzmacniacza. Zgodnie z naszym modelem, wiązanie CTCF jest zniesione przez metylację DNA. Według naszej wiedzy jest to pierwszy przykład regulowanej granicy chromatyny u kręgowców.


title: Szeroka i silna neutralizacja HIV-1 przez ludzkie przeciwciało specyficzne dla gp41

text: Charakterystyka ludzkich przeciwciał monoklonalnych dostarcza istotnego wglądu w mechanizmy szerokiej neutralizacji HIV-1. W tym miejscu opisujemy przeciwciało specyficzne względem błony proksymalnego regionu zewnętrznego (MPER) HIV-1 gp41, nazwane 10E8, które neutralizuje około 98% testowanych wirusów. Analiza surowic od 78 zdrowych dawców zakażonych HIV-1 wykazała, że 27% zawierało przeciwciała swoiste dla MPER, a 8% zawierało swoistości podobne do 10E8. W przeciwieństwie do innych neutralizujących przeciwciał MPER, 10E8 nie wiązało fosfolipidów, nie było autoreaktywne i wiązało otoczkę na powierzchni komórki. Struktura 10E8 w kompleksie z pełnym MPER ujawniła miejsce podatności obejmujące wąski odcinek wysoce konserwatywnych reszt hydrofobowych gp41 i krytyczną argininę lub lizynę tuż przed regionem przezbłonowym. Analiza opornych wariantów HIV-1 potwierdziła znaczenie tych reszt dla neutralizacji. Wysoce konserwowany MPER jest celem silnych, niesamoreaktywnych przeciwciał neutralizujących, co sugeruje, że szczepionki przeciwko HIV-1 powinny mieć na celu indukowanie przeciwciał przeciwko temu regionowi glikoproteiny otoczki HIV-1.


title: Zakłócenie systemu regulacji hepcydyny/feroportyny powoduje przeciążenie płucne żelaza i restrykcyjną chorobę płuc

text: Pojawiające się dowody sugerują, że akumulacja żelaza w płucach ma związek z szeregiem przewlekłych chorób płuc. Jednak mechanizm(y) zaangażowany(e) w odkładanie żelaza w płucach i jego rola w patogenezie chorób płuc in vivo pozostają nieznane. Tutaj pokazujemy, że mutacja punktowa w genie mysiej ferroportyny, która powoduje dziedziczną hemochromatozę typu 4 (Slc40a1C326S), zwiększa poziom żelaza w makrofagach pęcherzykowych, komórkach nabłonkowych wyścielających przewodzące drogi oddechowe i miąższu płuc oraz w komórkach mięśni gładkich naczyń. Przeciążenie płucne żelazem jest związane ze stresem oksydacyjnym, restrykcyjną chorobą płuc ze zmniejszoną całkowitą pojemnością płuc i zmniejszonym wysyceniem krwi tlenem u homozygotycznych myszy Slc40a1C326S/C326S w porównaniu z kontrolami typu dzikiego. Te odkrycia wiążą żelazo z patologią płuc, która jak dotąd nie jest uważana za klasyczne zaburzenie związane z żelazem.


title: Ogólnogenomowa analiza genetyczna poliploidii u drożdży

text: Poliploidalność, zwiększone zestawy chromosomów, pojawia się podczas rozwoju, stresu komórkowego, choroby i ewolucji. Pomimo częstości występowania poliploidii niewiele wiadomo na temat zmian fizjologicznych towarzyszących poliploidii. Opisaliśmy wcześniej „śmiertelność specyficzną dla ploidów”, gdzie delecja genu, która nie jest śmiertelna u haploidalnych lub diploidalnych drożdży pączkujących, powoduje śmiertelność u triploidów lub tetraploidów. Tutaj przedstawiamy badanie obejmujące cały genom w celu zidentyfikowania funkcji letalnych specyficznych dla ploidii. Tylko 39 z 3740 przebadanych mutacji wykazywało śmiertelność specyficzną dla ploidii. Prawie wszystkie z tych mutacji wpływają na stabilność genomową poprzez upośledzenie rekombinacji homologicznej, kohezji chromatyd siostrzanych lub funkcji wrzeciona mitotycznego. Odkryliśmy defekty w tetraploidach typu dzikiego przewidywane na podstawie badań przesiewowych i zidentyfikowaliśmy mechanizmy, dzięki którym tetraploidyzacja wpływa na stabilność genomu. Pokazujemy, że tetraploidy mają wysoką częstość występowania syntelicznych/monopolarnych przyczepów kinetochoru do bieguna wrzeciona. Sugerujemy, że tę wadę można wytłumaczyć niedopasowaniem w możliwości skalowania wielkości korpusu bieguna wrzeciona, wrzeciona i kinetochorów. Zatem ograniczenia geometryczne mogą mieć głęboki wpływ na stabilność genomu; opisane tu zjawisko może mieć znaczenie w różnych kontekstach biologicznych, w tym w stanach chorobowych, takich jak rak.


title: Różnorodne i dziedziczne odciski rodowe wczesnych przodków hematopoetycznych

text: Hematopoetyczne komórki macierzyste (HSC) i ich późniejsze komórki progenitorowe wytwarzają komórki krwi, ale dokładna natura i kinetyka tej produkcji jest kwestią sporną. W jednym modelu, produkcja komórek limfoidalnych i szpikowych rozgałęzia się po multipotentnym prekursorze limfoidalnym (LMPP), przy czym obie gałęzie wytwarzają następnie komórki dendrytyczne. Jednak model ten opiera się głównie na testach klonalnych in vitro i śledzeniu populacyjnym in vivo, co może przeoczyć złożoność pojedynczej komórki in vivo. Tutaj unikamy tych problemów, stosując nową ilościową wersję „komórkowego kodu kreskowego”, aby prześledzić in vivo los setek LMPP i HSC na poziomie pojedynczej komórki. Dane te pokazują, że LMPP są wysoce niejednorodne w typach komórek, które wytwarzają, dzieląc się na kombinacje producentów z tendencją do komórek limfoidalnych, szpikowych i dendrytycznych. I odwrotnie, chociaż obserwujemy znane odchylenie linii niektórych HSC, większość komórek wyjściowych pochodzi z niewielkiej liczby HSC, z których każdy generuje wszystkie typy komórek. Co najważniejsze, analiza in vivo wyjścia komórek rodzeństwa pochodzących z pojedynczych LMPP pokazuje, że często dzielą one podobny los, co sugeruje, że los tych przodków był wdrukowany. Ponadto, ponieważ to wdrukowywanie obserwuje się również w przypadku LMPP z tendencją do komórek dendrytycznych, komórki dendrytyczne można uznać za odrębną linię na podstawie odrębnego pochodzenia. Dane te sugerują model „stopniowego zaangażowania” hematopoezy, w którym dziedziczne i zróżnicowane odciskanie linii rodowej występuje wcześniej niż wcześniej sądzono.


title: Stłoczenie indukuje ekstruzję żywych komórek w celu utrzymania homeostatycznej liczby komórek w nabłonku

text: Aby nabłonek stanowił barierę ochronną, musi utrzymywać homeostatyczną liczbę komórek, dopasowując liczbę dzielących się komórek do liczby komórek umierających. Chociaż umierające komórki mogą wyzwolić kompensacyjny podział komórek, nie wiadomo, w jaki sposób śmierć komórki może złagodzić przeludnienie z powodu proliferacji. Kiedy wyzwalamy apoptozę w nabłonku, umierające komórki są ekstrudowane, aby zachować funkcjonalną barierę. Wytłaczanie następuje przez komórki przeznaczone do śmierci, sygnalizując otaczającym komórkom nabłonka skurcz pierścienia aktomiozyny, który wyciska umierającą komórkę. Jednak nie jest jasne, co powoduje śmierć komórki podczas normalnej homeostazy. Tutaj pokazujemy w komórkach ludzkich, psich i danio pręgowanego, że przeludnienie z powodu proliferacji i migracji indukuje ekstruzję żywych komórek w celu kontrolowania liczby komórek nabłonkowych. Ekstruzja żywych komórek zachodzi w miejscach, w których występuje największe stłoczenie in vivo i może być indukowane przez eksperymentalne przepełnienie monowarstw in vitro. Podobnie jak apoptotyczna ekstruzja komórek, ekstruzja żywych komórek wynikająca z przepełnienia również wymaga sygnalizacji sfingozyno-1-fosforanowej i skurczu miozyny zależnego od kinazy Rho, ale wyróżnia się sygnalizacją przez kanały aktywowane rozciąganiem. Co więcej, przerwanie aktywowanego przez rozciąganie kanału Piezo1 u danio pręgowanego zapobiega ekstruzji i prowadzi do tworzenia mas komórek nabłonkowych. Nasze odkrycia ujawniają, że podczas homeostazy wzrost i podział komórek nabłonkowych na ograniczonym podłożu powoduje przeludnienie, które prowadzi do ich ekstruzji i w konsekwencji śmierci z powodu utraty czynników przeżycia. Wyniki te sugerują, że ekstruzja żywych komórek może być mechanizmem hamującym nowotwory, który zapobiega gromadzeniu się nadmiaru komórek nabłonkowych.


title: Bezpośrednia obserwacja rozpoznawania ligandów przez komórki T

text: Aktywacja komórek T poprzez oddziaływanie ich receptorów komórek T z peptydem antygenowym związanym z głównym kompleksem zgodności tkankowej (MHC) na powierzchni komórek prezentujących antygen (APC) jest kluczowym etapem odporności nabytej. Tutaj używamy trójwymiarowej mikroskopii fluorescencyjnej do wizualizacji poszczególnych kompleksów peptyd-I-Ek klasy II MHC znakowanych fikobiliproteiną fikoerytryną w celu scharakteryzowania wrażliwości komórek T i wymagań dotyczących tworzenia synapsy immunologicznej w pojedynczych komórkach. Pokazujemy, że komórki T z ekspresją antygenu CD4 odpowiadają przejściową sygnalizacją wapniową nawet na pojedynczy agonistyczny ligand peptyd-MHC oraz że organizacja cząsteczek w strefie kontaktu komórki T i APC nabiera cech synapsy immunologicznej, gdy tylko obecnych jest około dziesięciu agonistów. Ta czułość jest silnie zależna od CD4, ponieważ blokowanie tej cząsteczki przeciwciałami uniemożliwia limfocytom T wykrywanie mniej niż około 30 ligandów.


title: Kryptowanie komórek macierzystych jako komórek pochodzenia raka jelita

text: Rak jelita jest inicjowany przez aktywujące szlak Wnt mutacje w genach, takich jak polipowatość gruczolakowata jelita grubego (APC). Jak w większości nowotworów, komórka pochodzenia pozostaje nieuchwytna. We wcześniej ustalonym modelu mysim typu knockin Lgr5 (powtórzenie bogate w leucynę zawierające receptor sprzężony z białkiem G 5), indukowana tamoksyfenem rekombinaza Cre jest eksprymowana w długo żyjących jelitowych komórkach macierzystych. Tutaj pokazujemy, że usunięcie Apc w tych komórkach macierzystych prowadzi do ich transformacji w ciągu kilku dni. Przekształcone komórki macierzyste pozostają na dnie krypt, jednocześnie napędzając rozwijającego się mikrogruczolaka. Te mikrogruczolaki wykazują niezakłócony wzrost i rozwijają się w gruczolaki makroskopowe w ciągu 3-5 tygodni. Rozmieszczenie komórek Lgr5+ w gruczolakach pochodzących z komórek macierzystych wskazuje, że hierarchia komórek macierzystych/komórek progenitorowych jest zachowana we wczesnych zmianach nowotworowych. Gdy Apc ulega delecji w krótko żyjących komórkach amplifikujących tranzyt przy użyciu innej myszy cre, wzrost indukowanych mikrogruczolaków szybko się zatrzymuje. Nawet po 30 tygodniach duże gruczolaki występują u tych myszy bardzo rzadko. Wnioskujemy, że specyficzna dla komórek macierzystych utrata Apc powoduje postępujący wzrost neoplazji.


title: Inżynieria mikrobiologiczna do produkcji zaawansowanych biopaliw

text: Zaawansowane biopaliwa wytwarzane przez mikroorganizmy mają podobne właściwości do paliw ropopochodnych i mogą „wpaść” do istniejącej infrastruktury transportowej. Jednak wytwarzanie tych biopaliw z wydajnością wystarczająco wysoką, aby były użyteczne, wymaga inżynierii metabolizmu mikroorganizmu. Taka inżynieria nie opiera się tylko na jednym konkretnym surowcu lub organizmie gospodarza. Podejścia oparte na danych i biologii syntetycznej można wykorzystać do optymalizacji zarówno gospodarza, jak i ścieżek, aby zmaksymalizować produkcję paliwa. Pomimo pewnych sukcesów, wciąż należy sprostać wyzwaniom, aby przesunąć zaawansowane biopaliwa w kierunku komercjalizacji i konkurować z bardziej konwencjonalnymi paliwami.


title: Proteomika chromatyny plemnika identyfikuje zachowane ewolucyjnie czynniki płodności

text: Niepłodność męska jest od dawna zagadką o istotnym znaczeniu medycznym. Integralność chromatyny plemników jest klinicznym wskaźnikiem płodności męskiej i potencjału do zapłodnienia in vitro: aneuploidia chromosomów i dekondensacja lub uszkodzenie DNA są skorelowane z niewydolnością rozrodu. Identyfikacja konserwatywnych białek ważnych dla struktury i pakowania chromatyny plemników może ujawnić uniwersalne przyczyny niepłodności. Łączymy tutaj proteomikę, cytologię i analizę funkcjonalną u Caenorhabditis elegans, aby zidentyfikować białka związane z chromatyną spermatogenną, które są ważne dla płodności. Nasza strategia obejmowała wiele etapów: oczyszczanie chromatyny z porównywalnych typów komórek mejotycznych, czyli przechodzących spermatogenezę lub oogenezę; analiza proteomiczna za pomocą technologii wielowymiarowej identyfikacji białek (MudPIT) czynników oczyszczających wspólnie z chromatyną; priorytetyzacja białek plemników na podstawie liczebności; i odejmowanie wspólnych białek w celu wyeliminowania ogólnych czynników chromatyny i mejotycznych. Nasze podejście zredukowało 1099 białek współoczyszczanych z chromatyną spermatogenną, obecnie najobszerniejszy katalog, do 132 białek do analizy funkcjonalnej. Redukcja funkcji genów poprzez interferencję RNA w połączeniu z badaniami lokalizacji białek ujawniła konserwatywne białka specyficzne dla spermatogenezy, niezbędne do zagęszczania DNA, segregacji chromosomów i płodności. Nieoczekiwane role w spermatogenezie wykryto również dla czynników zaangażowanych w inne procesy. Nasza strategia poszukiwania czynników płodności zachowanych od C. elegans do ssaków osiągnęła swój cel: 37% (7/19) nokautów genów myszy odpowiadających białkom nicieni powoduje męską bezpłodność. Nasza lista zapewnia zatem znaczącą możliwość zidentyfikowania przyczyn niepłodności męskiej i celów dla męskich środków antykoncepcyjnych.


title: Nanog chroni pluripotencję i pośredniczy w rozwoju linii zarodkowej

text: Nanog to rozbieżne białko homeodomenowe znajdujące się w pluripotencjalnych komórkach ssaków i rozwijających się komórkach zarodkowych. Delecja Nanog powoduje wczesną śmiertelność embrionów, podczas gdy konstytutywna ekspresja umożliwia autonomiczną samoodnowę embrionalnych komórek macierzystych. Nanog jest zatem uważany za główny element pluripotencjalnej sieci transkrypcyjnej. Jednak tutaj informujemy, że Nanog zmienia się w embrionalnych komórkach macierzystych myszy. Przejściowa regulacja w dół Nanog wydaje się predysponować komórki do różnicowania, ale nie oznacza zaangażowania. Poprzez delecję genetyczną pokazujemy, że chociaż są podatne na różnicowanie, embrionalne komórki macierzyste mogą samoodnawiać się w nieskończoność przy permanentnej nieobecności Nanog. Rozszerzone komórki zerowe Nanog kolonizują listki zarodkowe embrionu i wykazują wieloliniowe zróżnicowanie zarówno w chimerach płodowych, jak i dorosłych. Chociaż są one również rekrutowane do linii zarodkowej, pierwotne komórki zarodkowe pozbawione Nanog nie dojrzewają po dotarciu do grzbietu narządów płciowych. Wada ta jest ratowana przez naprawę zmutowanego allelu. Tak więc Nanog jest niezbędny do ekspresji pluripotencji somatycznej, ale jest szczególnie wymagany do tworzenia komórek zarodkowych. Dlatego Nanog działa przede wszystkim na budowę wewnętrznej masy komórek i stanów komórek zarodkowych, a nie na maszynerię pluripotencji. Przypuszczamy, że Nanog stabilizuje embrionalne komórki macierzyste w hodowli poprzez opór lub odwrócenie alternatywnych stanów ekspresji genów.


title: Bursztynian jest sygnałem zapalnym, który indukuje IL-1β przez HIF-1α

text: Makrofagi aktywowane przez lipopolisacharyd, produkt bakterii Gram-ujemnych, przełączają główny metabolizm z fosforylacji oksydacyjnej na glikolizę. Tutaj pokazujemy, że hamowanie glikolizy za pomocą 2-deoksyglukozy hamuje indukowaną lipopolisacharydem interleukinę-1β, ale nie czynnik martwicy nowotworu-α w mysich makrofagach. Kompleksowa mapa metaboliczna makrofagów aktywowanych lipopolisacharydami pokazuje regulację w górę i w dół genów mitochondrialnych, co koreluje bezpośrednio z profilami ekspresji zmienionych metabolitów. Lipopolisacharyd silnie zwiększa poziomy bursztynianu pośredniego cyklu trójkarboksylowego. Anerpleroza zależna od glutaminy jest głównym źródłem bursztynianu, chociaż szlak „przecieku GABA (kwasu γ-aminomasłowego)” również odgrywa pewną rolę. Bursztynian indukowany lipopolisacharydem stabilizuje indukowany hipoksją czynnik-1α, efekt hamowany przez 2-deoksyglukozę, z interleukiną-1β jako ważnym celem. Lipopolisacharyd zwiększa również sukcynylację kilku białek. Dlatego identyfikujemy bursztynian jako metabolit we wrodzonej sygnalizacji immunologicznej, który zwiększa produkcję interleukiny-1β podczas zapalenia.


title: Sygnalizacja polaryzacji komórek planarnych łączy podział komórek i morfogenezę podczas neurulacji

text: Aberracje środowiskowe i genetyczne prowadzą do wad zamknięcia cewy nerwowej (NTD) w 1 na 1000 urodzeń. Modele myszy i żaby dla tych wad wrodzonych wykazały, że Van Gogh-podobny 2 (Vangl2, znany również jako Strabismus) i inne elementy sygnalizacji polaryzacji komórek planarnych (PCP) mogą kontrolować neurulację poprzez promowanie konwergencji neuronalnych przodków do linii środkowej. Tutaj pokazujemy nową rolę sygnalizacji PCP podczas neurulacji u danio pręgowanego. Pokazujemy, że niekanoniczna sygnalizacja Wnt/PCP polaryzuje prekursory nerwowe wzdłuż osi przednio-tylnej. Ta polaryzacja jest przejściowo tracona podczas podziału komórek w kilu nerwowym, ale zostaje przywrócona, gdy komórki potomne ponownie integrują się z nabłonkiem nerwowym. Utrata danio pręgowanego Vangl2 (w mutantach trylobitów) znosi polaryzację neuronalnych komórek stępki, zakłóca ponowne interkalację komórek potomnych do nabłonka nerwowego i skutkuje ektopowymi akumulacjami prekursorów nerwowych i NTD. Co ciekawe, blokowanie podziałów komórkowych prowadzi do ratowania morfogenezy cewy nerwowej trylobitów pomimo utrzymujących się defektów zbieżności i rozciągnięcia. Wyniki te ujawniają funkcję sygnalizacji PCP w sprzęganiu podziału komórek i morfogenezy podczas neurulacji i wskazują na wcześniej nierozpoznany mechanizm, który może leżeć u podstaw NTD.


title: Wyzwanie związane z odkryciem nowego leku na gruźlicę

text: Gruźlica (TB) jest bardziej powszechna w dzisiejszym świecie niż kiedykolwiek w historii ludzkości. Mycobacterium tuberculosis, patogen odpowiedzialny za gruźlicę, wykorzystuje różne strategie, aby przetrwać w różnych zmianach chorobowych gospodarza i uniknąć nadzoru immunologicznego. Kluczowym pytaniem jest, jak solidne są nasze podejścia do odkrywania nowych leków przeciw gruźlicy i jakie środki można podjąć, aby skrócić długi i przewlekły rozwój kliniczny nowych leków. Pojawienie się wielolekoopornych szczepów M. tuberculosis czyni odkrycie nowych rusztowań molekularnych priorytetem, a obecna sytuacja wymusza nawet przeprojektowanie i repozycjonowanie niektórych starych rodzin leków w celu uzyskania skutecznej kontroli. Niezależnie od zastosowanej strategii, sukces będzie w dużej mierze zależał od naszego właściwego zrozumienia złożonych interakcji między patogenem a jego ludzkim gospodarzem. W niniejszym przeglądzie omawiamy innowacje w odkrywaniu leków przeciw gruźlicy i ewoluujące strategie szybszego dostarczania nowszych leków pacjentom.