Wissenschaftler entdecken, wie man den Prozess des Zelltods, der früher als irreversibel galt, stoppen und kontrollieren kann

Zusammengesetztes Bild einer Zelle während der Peripeptose. Bildnachweis: Gary Mo

Eine von Forschern der University of Illinois in Chicago veröffentlichte Studie beschreibt eine neue Methode zur Analyse von Laryngitis – dem Prozess des Zelltods, der typischerweise aufgrund einer Infektion auftritt und zu übermäßiger Entzündung im Körper führt – und zeigt diesen Prozess, von dem lange angenommen wurde, dass er irreversibel ist Einmal gestartet, kann … Schalten Sie es tatsächlich aus und steuern Sie es.

Die Entdeckung, über die in Nature Communications berichtet wird, bedeutet, dass Wissenschaftler eine neue Möglichkeit haben, Krankheiten zu untersuchen, die mit Fehlfunktionen bei Zelltodprozessen verbunden sind, wie z. B. einige Krebsarten, und Entzündungen, die durch die außer Kontrolle geratene Entzündung kompliziert werden können dieser Prozess. . Zu diesen Infektionen gehören beispielsweise Sepsis und das akute Atemnotsyndrom, die zu den Hauptkomplikationen von gehören COVID-19 Krankheit.

Prostatitis ist eine Reihe von biochemischen Reaktionen, die das Protein Gazdermin verwenden, um große Poren in der Zellmembran zu öffnen und die Zelle zu destabilisieren. Um mehr über diesen Prozess zu erfahren, konstruierten UIC-Forscher ein „optisches“ Gasdermin, indem sie das Protein gentechnisch so veränderten, dass es auf Licht reagiert.

sagte Gary Mo, außerordentlicher Professor der UCSD in der Abteilung für Pharmakologie und Regenerative Medizin des College of Medicine und der Abteilung für Biomedizinische Technik des College of Medicine.

Mo sagte, Methoden zur Untersuchung von Myotoxin-Mechanismen in lebenden Zellen seien schwer zu kontrollieren, da sie von unvorhersehbaren Krankheitserregern initiiert würden, die wiederum unterschiedliche Auswirkungen auf verschiedene Zellen und Menschen haben.

„Unser optogenetisches Gas ermöglichte es uns, das unerwartete Verhalten von Krankheitserregern und veränderte Zellreaktionen zu umgehen, da es auf molekularer Ebene nachahmt, was in der Zelle passiert, sobald die Prostatitis beginnt“, sagte Mo.

Die Forscher wendeten dieses Werkzeug an und nutzten Fluoreszenzbildgebungstechnologie, um Gazdermin in Zellexperimenten präzise zu aktivieren und Poren unter verschiedenen Bedingungen zu beobachten. Sie entdeckten, dass bestimmte Bedingungen, wie zum Beispiel bestimmte Konzentrationen von Calciumionen, dazu führten, dass sich die Poren innerhalb von nur zehn Sekunden schlossen.

Diese spontane Reaktion auf äußere Bedingungen beweist, dass die Pyrolyse dynamisch selbstregulierend ist.

„Dies hat uns gezeigt, dass diese Form des Zelltods keine Einbahnstraße ist. Der Prozess ist tatsächlich mit einer Abbruchtaste, einem Ausschalter, programmiert“, sagte Mo. „Das Verständnis, wie dieser Prozess gesteuert werden kann, eröffnet neue Wege für die Arzneimittelforschung, und jetzt können wir Medikamente finden, die für beide Seiten wirken – sie ermöglichen es uns, darüber nachzudenken, diese Art von Zelltod bei Krankheiten zu regulieren, entweder zu verstärken oder zu reduzieren, wo wir früher diesen wichtigen Prozess einfach entfernen konnten.

Referenz: „Gasdermin D-Poren werden dynamisch durch lokale Phosphoinositid-Schaltkreise reguliert“ von Ana Beatriz Santa Cruz Garcia, Kevin B. Schnorr, Geheimnisse von B. Malik und Gary CH Moe, 10. Januar 2022, hier verfügbar. Naturkommunikation.
DOI: 10.1038 / s41467-021-27692-9

Co-Autoren des Nature Communications-Artikels „Gasdermin D pores are dynamically regularly by local Phosphoinositide circuits“ sind Ana Santa Cruz Garcia, Kevin Schnorr und Asrar Malik, alle von der UIC.

Die Forschung wurde durch Zuschüsse der National Institutes of Health (P01HL060678, R01HL090152, R01HL152515, T32HL007820, P01HL151327) finanziert.