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科羅拉多州的研究推翻了自1974年以來使用的細胞周期快照模型

細胞有一個很大的決定:它們應該復制還是睡覺?健康細胞可以任一種方式前進。癌細胞的復制開關卡在“接通”位置。現在,由科羅拉多大學癌癥中心研究人員在CU Boulder的BioFrontiers研究所工作的一項研究,今天在《科學》雜志上發表,顛覆了這些開關如何工作的傳統觀點-該模型自1974年以來就被接受,并被納入當前的教科書中。

許多生物系統已經進化出使其生殖行為適應周圍環境的方法。以野生的寒鴉為例-當生態系統資源有限時,寒鴉孵化的卵就更少了。當然,寒鴉必須感知他們的生態系統才能做出這種調整。細胞做同樣的事情,細胞表面的受體就像微小的抓手一樣伸向細胞周圍的生態系統,以觀察它們能抓住什么。當一個特殊的受體/手抓住一個生長因子分子時,它會在細胞內傳遞信號,告訴細胞在細胞復制的整個周期中發起另一個傳遞。當缺乏這些生長因子時,細胞進入稱為靜止的睡眠樣狀態。

自1974年以來,科學家一直認為細胞在稱為G1的細胞周期階段僅決定在一個短窗口內復制或停頓,就好像細胞是根據周圍環境的快照做出是否通過的決定一樣。這項研究是由CU癌癥中心研究員,CU Boulder系生物化學助理教授Sabrina Spencer博士實驗室以及Spencer博士實驗室的博士后研究員Ming Ming Min博士共同完成的。實際上,依靠快照來決定是否要復制-更像是一部電影。

斯賓塞說:“細胞正在不斷整合生長因子的可用性。”“由于環境不斷變化,因此有意義的是,細胞將在整個細胞周期內不斷感知周圍的環境,以使其能夠適當適應。”

但是不要怪70年代的科學家。快照對電影的誤解是一項對新技術的功能。在1970年代,科學家看不到單個活細胞,而不得不研究細胞數量。為了研究生長因子如何影響細胞增殖,科學家必須通過去除生長因子使細胞進入靜止狀態來同步細胞,然后再添加生長因子以查看它們是否可以啟動復制。他們發現的是一個“限制點”,此時去除生長因子將不再停止復制-似乎生長因子檢測僅發生在G1的限制點之前。

Spencer是使用稱為單細胞顯微鏡的新技術的先驅。基本上,她可以在開展業務時觀看單個活動單元。這意味著她不再需要同步一組細胞,而可以觀察整個復制周期中雜亂的細胞群中的單個細胞如何對這些生長因子作出反應。

她說:“人們先前發現的生物化學是正確的,但時機卻不正確。”在較早的實驗中執行的同步操作消除了細胞先前對生長因子的經歷-例如按下復位按鈕-然后向這些復位細胞提供生長因子,使得它們似乎只在細胞G1期的限制點之前才感覺到生長因子。當前的細胞周期。但是Spencer不需要同步細胞,因此不需要通過限制生長因子來進行推重置。

她看到的是細胞記憶。

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