Два самых важных процесса в организме человека, точный контроль над которыми – святой Грааль для ученых, изучающих способы предотвращения инфекций, воспалительных заболеваний и рака.
Профессор Майк Уайт, который руководил финансируемым BBSRC исследованием и изучает, как клетки адаптируются к сигналам в организме, сделал открытие, используя передовую микроскопию и математическое моделирование в ведущем в мире центре системной микроскопии Манчестерского университета и Центре исследований в Ливерпульском университете. Клеточная визуализация..
«Это захватывающее открытие: мы впервые находим связь между системой, которая регулирует процесс деления клеток, и основой некоторых из самых трудноизлечимых болезней медицины», – сказал он.
Воспалительные сигналы, генерируемые раной или во время инфекции, могут активировать белок, называемый Nuclear Factor-kappaB (NF-κБ), который контролирует активность генов, позволяющих клеткам адаптироваться к ситуации.
Неправильный контроль НФ-κB связан с воспалительными заболеваниями, такими как болезнь Крона, псориаз и ревматоидный артрит; это также было связано со старением и некоторыми видами рака.
Ключевым способом адаптации человеческих клеток к сигналам в окружающей среде является деление с образованием новых клеток посредством повторяющегося паттерна событий, называемого клеточным циклом. Клетка сначала копирует свою ДНК на стадии, известной как фаза синтеза ДНК, а затем делится на две дочерние клетки.
Клеточный цикл контролируется семейством белков, называемых факторами E2, которые контролируют начало фазы синтеза ДНК новой клетки.
В исследовании eLife команда показала, что NF-κФакторы B и E2 связываются друг с другом в клетке. Это контролирует уровень NF–κСигнал B, который усиливается непосредственно перед синтезом ДНК, но снижается во время фазы синтеза ДНК.
Они также показывают, что сигналы, активирующие NF-κB может изменить время деления клеток.
Полученные данные свидетельствуют о том, что прямые взаимодействия между белками фактора E2 и NF-κB позволяют клеткам решать, делиться ли они, и определять, как они по-разному реагируют на воспалительные сигналы.
В работе использовался набор математических уравнений, чтобы сделать прогнозы об ответах клеток, которые затем были проверены экспериментами и оказались верными.
Ведущий автор доктор Джон Анкерс из Центра клеточной визуализации Ливерпульского университета сказал: «Это исследование показывает, что если мы хотим понять воспалительные заболевания, связанные со старением, то нам нужно понять, как клетки обычно реагируют на постоянно меняющуюся среду тела."
Профессор Уайт добавил: «Мы особенно гордимся нашим сочетанием математики и экспериментов. Это связано с сильной поддержкой BBSRC в области системной биологии и работой специальной группы ученых из разных дисциплин."