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在参与细胞发育的途径之间发现缺失的链接

Wellcome Sanger研究所和Wellcome - MRC剑桥干细胞研究所的研究人员发现了一种新的机制,可以协调人体发育以响应来自细胞外的信号。据自然报道,该研究揭示SMAD2和SMAD3蛋白(SMAD2 / 3)连接并协调细胞中许多不同的途径,这些途径以前被认为是分开的。

除了按指令开启特定基因外,研究人员还首次发现SMAD2 / 3能够精确调节其表达的时间,微调胚胎发育和生长所需的过程。

这种新机制对于其他需要快速反应的过程(如器官修复,免疫反应或癌症生长)至关重要,而这一发现可能会激发研究这些过程的新方法。

为了使细胞和组织正常发挥作用,需要在正确的时间打开和关闭某些基因,以响应来自细胞外的信号 - 称为生长因子。已知SMAD2 / 3蛋白是该细胞信号传导过程的重要组成部分,在细胞内激活并打开和关闭许多不同过程所需的基因,从胚胎发育和生长到激活免疫系统或癌症。

SMAD2 / 3在不同细胞中具有许多不同的功能,从控制某些细胞类型的生长到控制其他细胞的应激反应。众所周知,它与称为转录因子的某些DNA结合蛋白相互作用,然而,直到现在,SMAD2 / 3如何能够实现如此多的不同功能才是一个谜。

研究人员研究开发人类多能干细胞 - 可以产生人体所有组织和器官的细胞 - 研究SMAD2 / 3与其他蛋白质的相互作用。他们发现虽然SMAD2 / 3确实与一些转录因子结合,但它也与参与细胞内整个分子过程的蛋白质相互作用,并与细胞信号传导相协调。

一种这样的分子过程是最近发现的称为RNA编辑的机制。当蛋白质在细胞中产生时,DNA被转录成信使RNA,然后被转化为细胞所需的蛋白质。然而,RNA编辑可以对RNA进行修饰以降低其稳定性并控制蛋白质的产生时间,从而比仅通过停止RNA转录实现更快地有效地切换基因。

研究人员首次发现SMAD2 / 3能够激活RNA编辑蛋白,使特定的RNA不稳定并迅速降解。SMAD2 / 3充当细胞信号传导和RNA编辑之间的联系,允许细胞打开,然后再次快速关闭对发育很重要的基因。

“据我们所知,这是第一次有人看到SMAD2 / 3可以与如此多的多个过程相互作用,意外地协调不同的细胞途径。我们的研究表明,SMAD2 / 3就像一把多功能的瑞士军刀而不是之前认为的专用工具,在各种关键路径之间建立了联系。“Alessandro Bertero博士,论文的第一作者和前博士Wellcome的学生 - MRC剑桥干细胞研究所。

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