معلومة

7.7: التيلوميرات - علم الأحياء

7.7: التيلوميرات - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

إذا كانت هناك آلية للتعرف على الأطراف السائبة للحمض النووي ، فماذا عن نهايات كل كروموسوم حقيقي النواة؟ إنها كروموسومات خطية ، لذلك لها نهايات ، أليس كذلك؟ ما الذي يمنع أنظمة الإصلاح ذات الفواصل المزدوجة من التعرّف بشكل خاطئ عليهم جميعًا على أنها حمض نووي مكسور وتسلسل كل الكروموسومات معًا؟ ومن المثير للاهتمام ، أن الإجابة على هذا السؤال مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالإجابة على مشكلة التكرار النهائي ، والتي تمت الإشارة إليها بإيجاز شديد في وصفنا للتكرار.

مشكلة النسخ المتماثل هي مشكلة تؤثر على جميع الكروموسومات الخطية. يتلخص الأمر في حقيقة واحدة بسيطة: هناك حاجة إلى أساس RNA لبدء أي تكرار للحمض النووي. لذا في نهاية 5 من كل خيط يوجد أساس RNA (الشكل ( PageIndex {24} ) باللون الأصفر) تتم إزالته من خلال عملية تصحيح الخطأ. وهكذا مع كل جولة من النسخ المتماثل ، تُفقد المعلومات من الطرف الخامس لكل خيط من كل كروموسوم.

في النهاية ، تُفقد الجينات المهمة وتموت الخلية ؛ على الأرجح سيتم اختراق العديد من الوظائف الخلوية قبل وقت طويل من حدوث ذلك. يمكن اعتبار حل مشكلة نهاية النسخ المتماثل علاجًا للأعراض أكثر منه علاجًا ، لاستخدام تشبيه بالطب. باختصار ، خلال المراحل المبكرة جدًا من حياة الكائن الحي ، يتم إضافة الكثير من الحمض النووي غير المشفر إلى نهايات الحمض النووي بحيث تستمر الخلية ونسلها في التكاثر ، ولا تؤثر النيوكليوتيدات على أي جينات وظيفية. يتم تحفيز هذه العملية بواسطة إنزيم التيلوميراز.

تيلوميراز هو أنزيم كبير يعمل بمثابة نسخة عكسية ، ويقرأ قالب RNA قائم بذاته لإضافة تسلسل التيلومير إلى الأطراف الثلاثة للكروموسومات الخطية. لاحظ أن هذا لا يضيف إلى النهايات الخمسة - كما ذكر أعلاه ، لا يوجد شيء يمكن القيام به بشأن النهايات الخمسة مباشرة. ومع ذلك ، في حين أن التيلوميراز نشطة ، يمكن تمديد النهايات الثلاثة ، وبالتالي عند إزالة الطرف التمهيدي 5 ، فإن التسلسل المفقود (إلى الأبد) من هذا الشريط من الحمض النووي هو مجرد تكرار تيلومير وليس شيئًا أكثر فائدة. يتم حفظ التكرارات جيدًا عبر حقيقيات النوى ، ويتم حفظها بالكامل تقريبًا عبر أنواع الثدييات (كما هو موضح في الشكل ( PageIndex {25} )).

في الميتازوان ، يكون نشاط الإنزيم تيلوميراز مرتفعًا في المراحل الجنينية من الحياة ، ولكنه يكاد يكون غير موجود في البالغين باستثناء أنواع الخلايا التي يجب أن تتكاثر باستمرار (مثل الدم والخلايا الظهارية). يتم تنظيم نشاط التيلوميراز بشكل أساسي من خلال التعبير عن جين TERT (النسخ العكسي للإنزيم تيلوميراز) على الرغم من أن بناء التيلوميراز الكامل يتطلب أيضًا التعبير عن جين TERC (تيلوميراز RNA ، والمختصر أيضًا TR) ، و dyskerin. بشكل تقريبي ، فإن عدد التكرارات التيلوميرية التي توضع على كروموسوم في التطور المبكر تحدد عدد مضاعفات الحمض النووي وانقسامات الخلايا التي يمكن أن تخضع لها الخلية قبل الخضوع للاستماتة (موت الخلية المبرمج). تظهر التجارب على الخلايا في المزرعة وجود علاقة قوية بين طول التيلومير وطول العمر ، ومن المعروف أن الخلايا المأخوذة من الأشخاص المصابين بمرض الشيخوخة المبكرة ، الشياخ ، لها تيلوميرات قصيرة نسبيًا.

على العكس من ذلك ، فإن الخلايا السرطانية في جميع أنحاء العالم تقريبًا لها تعبير غير منظم عن التيلوميراز. بالنظر إلى أن السمة المميزة للخلايا السرطانية هي القدرة على التكاثر بسرعة وبشكل غير محدد ، فإن إعادة تشغيل الإنزيم تيلوميراز مرة أخرى ، ليس من المستغرب ، أن يكون جانبًا مهمًا من جوانب التسرطن. ولذلك فهو هدف للعلاجات المضادة للسرطان. ومع ذلك ، لم تثبت فعالية أي علاجات تستهدف التيلوميراز حتى الآن.

الآن بعد أن عرفنا عن التيلوميرات ، أصبح السؤال الذي بدأ هذا القسم أكثر إشكالية: مع هذه المتسلسلات المتكررة ، كيف يتم منع الكروموسومات من الاتصال من طرف إلى طرف من خلال عملية تشبه الإصلاح المزدوج؟ ويرجع ذلك جزئيًا إلى تسلسلها المتكرر ، فإن التيلوميرات قادرة على تكوين أغطية نهائية وحماية النهايات الصبغية. تحمي التيلوميرات أطراف كل كروموسوم عن طريق الارتباط ببروتينات واقية وعن طريق تكوين هياكل معقدة. ترتبط بروتينات ربط طرف التيلومير (TEBP) بالنهاية المتدلية 3 للتيلومير. لا تعمل بروتينات السد الأخرى ، مثل TRF1 و TRF2 للثدييات (عوامل ربط تكرار التيلومير) على ربط التيلومير فحسب ، بل تساعد أيضًا على تنظيمه في هياكل دائرية كبيرة تُعرف باسم حلقات T (الشكل ( PageIndex {26} )).

أخيرًا ، يتم تثبيت نهايات T-loop بشكل أكبر من خلال تشكيل G-quartets (الشكل ( PageIndex {27} )). G-quartets هي عبارة عن رباعيات دائرية يمكن أن تتشكل في تسلسلات مع أربعة بقايا جوانين متتالية ، والتي ترتبط ببعضها هيدروجينًا لتكوين شكل مربع مرتبط مستقر بواسطة أيون معدني في المركز. علاوة على ذلك ، في حالات مثل التيلومير ، حيث تتكرر مثل هذه التسلسلات ، يمكن للرباعيات G أن تتكدس وتربط ثلاثي الأبعاد ، مما يزيد من ثباتها.


احفظ التيلوميرات الخاصة بك

منذ اكتشافها قبل أكثر من 75 عامًا من قبل عالم الوراثة الحائز على جائزة نوبل هيرمان مولر ، جذبت التيلوميرات اهتمامًا عالميًا بين العلماء الذين يبحثون في عملية الشيخوخة.

التيلوميرات هي أغطية واقية على أطراف الكروموسومات تتكون من تسلسلات قصيرة من الحمض النووي تحمي الحمض النووي والمواد الوراثية من التلف. شبّهت إليزابيث بلاكبيرن الحائزة على جائزة نوبل التيلوميرات بالأغطية البلاستيكية الصغيرة الموجودة في نهايات أربطة الحذاء (الخُبز).

في ظل الظروف العادية ، عندما تنقسم الخلية ، تتقلص التيلوميرات. إذا أصبحوا أقصر من اللازم ، فإنهم يصلون إلى ما يُعرف باسم حد Hayflick (الذي سمي على اسم عالم الشيخوخة المحترم ليونارد هايفليك) ، وتقل القدرة الوقائية للتيلومير. يمكن ملاحظة أهمية تقصير التيلومير في العالم الحقيقي أثناء عملية الشيخوخة عند البشر عند مقارنة طول التيلوميرات من الأطفال حديثي الولادة (8000 زوج قاعدي) للبالغين (3000 زوج قاعدي) للأفراد المسنين (1500 زوج قاعدي).

لذلك ، نظرًا لربط العديد من الحالات المرضية والعمليات المرضية بتقصير التيلومير ، فقد استكشفت العديد من المختبرات والشركات الأكاديمية استراتيجيات التدخل لإبطاء معدل استنزاف التيلومير.

يمكن أن تؤثر العديد من عوامل نمط الحياة بشكل كبير على صحة التيلومير ومعدل تقصير التيلومير. من بين العوامل الأكثر دراسة والمرتبطة بالتيلوميرات الأقصر هي العوامل النفسية والاجتماعية: الاكتئاب والقلق ومحن الطفولة (1،2). تشمل عوامل نمط الحياة الأخرى المرتبطة بطول التيلومير التدخين والنشاط البدني والأدوية والسموم والإجهاد التأكسدي. وبالفعل ، فإن عقودًا من البحث التي تدل على تورط الإجهاد التأكسدي في عملية الشيخوخة بدأت مؤخرًا في معالجة وإثبات دور ضار مماثل للإجهاد التأكسدي على طول التيلومير (3-5). نتيجة لذلك ، قد يكون تناول مضادات الأكسدة والتركيزات اللاحقة في البلازما من المؤشرات الحيوية الناشئة حديثًا لحالة التيلومير (6-8).

يُعرَّف الإجهاد التأكسدي بأنه زيادة مفرطة في أنواع الأكسجين التفاعلي (ROS). يؤدي الإجهاد التأكسدي المفرط إلى إتلاف الحمض النووي والبروتينات والدهون. بينما يتم إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية في ظل الظروف العادية ، يحدث الإجهاد التأكسدي في ظل ظروف صحية سيئة. لمنع الإجهاد التأكسدي ، يحتاج الجسم إلى مواد مغذية مضادة للأكسدة مثل سلائف الجلوتاثيون مثل حمض السيستين (الموجود في IsaLean® Shakes) جنبًا إلى جنب مع إنزيمات محددة (9،10). من بين هذه الإنزيمات المضادة للأكسدة الكاتلاز ، الذي يعمل على تحويل بيروكسيد الهيدروجين السام والمضار بالحمض النووي (H2O2) إلى ماء (11 ، 12).

من هذا المنطلق ، دخلت Isagenix في شراكة مع علماء في كلية التغذية وتعزيز الصحة في جامعة ولاية أريزونا لإجراء تقييم سريري في دراسة مستقلة وعشوائية ومضبوطة بالغفل ومزدوج التعمية لتقييم تأثير المنتج ب على الكاتلاز والإنزيمات الأخرى . يحتوي منتج الجيل الثالث (ب) على مزيج خاص من النباتات النباتية ومضادات الأكسدة والمواد الحيوية الأخرى التي توفر حماية كبيرة ضد تقصير التيلومير في الأنظمة الخلوية.

ومع ذلك ، فإن الحصول على الدعم السريري كمنتج طبيعي محتمل ضد تقصير التيلومير ثبت أنه صعب بسبب أوجه القصور التحليلية والقضايا المنهجية في قياس طول التيلومير. لهذا السبب ، فإن معظم الدراسات التي تدرس تأثير العوامل الغذائية أو البيئية أو عوامل نمط الحياة على التيلوميرات يتم ملاحظتها بشكل متكرر في الدراسات التي أجريت على الآلاف من المشاركين في الدراسة.

في هذه الدراسة ، كان الباحثون يستهلكون إما المنتج ب أو دواء وهمي لمدة 12 أسبوعًا ، ولاحظوا أن الأشخاص المكملين بالمنتج ب أظهروا ارتفاعًا ملحوظًا في مادة الكاتلاز في خلايا الدم الحمراء (زيادة بنسبة 30 في المائة مقابل الدواء الوهمي). بالنظر إلى الدور الذي قد يلعبه الكاتلاز في عملية الشيخوخة ، كان هذا خبرًا مثيرًا للغاية ولم يفقد الباحثون أهمية هذه النتيجة ، الذين علقوا ، "إن الزيادة في الكاتلاز التي لاحظها المنتج ب هي تطور مثير بالنظر إلى العلاقة بين إنزيم وزيادة العمر الافتراضي في الدراسات على الحيوانات ".

الآن ، قامت Isagenix بتطوير الجيل الرابع من Product B® IsaGenesis® ، والذي يحتوي على مزيج جديد قابل للذوبان في الدهون لزيادة الامتصاص والتوافر البيولوجي.

تظهر الأدلة السريرية والتجريبية ببطء تدعم فوائد مضادات الأكسدة الغذائية والنباتات النباتية وغيرها من المواد الحيوية التي توفرها Ageless Essentials ™ Daily Pack ، والتي تحتوي على منتج B IsaGenesis أو IsaOmega Supreme® أو C-Lyte® أو Essentials for Men ™ أو Essentials for Women ™ و Ageless Actives ™.

بالاقتران مع نظام غذائي صحي ، وإدارة الوزن والضغط ، والجودة والنوم الكافي ، والتمارين المنتظمة ، قد يوفر المنتج B IsaGenesis الحماية المثلى ضد تقصير التيلومير المتسارع بالعمر وحياة أطول وأكثر صحة.

بوترمان إي وآخرون. محددات استنزاف التيلومير على مدى عام واحد لدى النساء الأكبر سناً الأصحاء: الإجهاد والسلوكيات الصحية أمران مهمان. مول بسيتشياتر 2014 يوليو 29. دوى: 10.1038 / النائب 2014.70. [النشر الإلكتروني قبل الطباعة].

شاليف وآخرون. بيولوجيا الإجهاد والتيلومير: منظور مدى الحياة. علم الغدد الصماء العصبية 201338:1835-42.

كورييا ميلو سي وآخرون. التيلوميرات والإجهاد التأكسدي وتضخيم العوامل: شركاء في الشيخوخة الخلوية؟ لونجيف هيلثسبان 20143: 1. دوى: 10.1186 / 2046-2395-3-1.

Demissie S et al. مقاومة الأنسولين والإجهاد التأكسدي وارتفاع ضغط الدم وطول تيلومير الكريات البيض لدى الرجال من دراسة فرامنغهام للقلب. شيخوخة الخلية 20065:325-30.

Salpea دينار كويتي وآخرون. ارتباط طول التيلومير بداء السكري من النوع 2 والإجهاد التأكسدي واختلاف جين UCP2. تصلب الشرايين 2010209:42-50.

شو كيو وآخرون. استخدام الفيتامينات وطول التيلومير عند النساء. آم J كلين نوتر 200989:1857-63.

Tiainen AM وآخرون. طول التيلومير الكريات البيض وعلاقته بالغذاء وتناول المغذيات في السكان المسنين. Eur J Clin Nutr 201266:1290-4.

Paul L. النظام الغذائي والتغذية وطول التيلومير. J نوتر Biochem 201122:895-901.

كاتلر آر جي. الإجهاد التأكسدي والشيخوخة: الكاتلاز هو إنزيم محدد لطول العمر. تجديد Res 20058:138-40.

شرينر SE وآخرون. إطالة عمر الفئران عن طريق الإفراط في التعبير عن الكاتلاز الذي يستهدف الميتوكوندريا. علم 2005308:1909-11.

Woo SR وآخرون. الخلايا التي تحتوي على تيلوميرات مختلة وظيفيًا هي عرضة لأنواع الأكسجين التفاعلية بيروكسيد الهيدروجين عن طريق توليد اندماج متعدد الصبغيات وشظايا صبغية تحمل التيلوميرات. Biochem Biophys Res Commun 2012417:204-10.

Linn S. تلف الحمض النووي بواسطة الحديد وبيروكسيد الهيدروجين في المختبر وفي الجسم الحي. القس متعب المخدرات 199830:313-26.


حماية التيلوميرات من خلال التحكم المستقل في أجهزة الصراف الآلي و ATR بواسطة TRF2 و POT1

عندما تصبح التيلوميرات مختلة وظيفيًا من خلال الاستنزاف التكاثري للحمض النووي التيلومري أو عن طريق تثبيط المأوى ، تُظهر الخلايا السمات المميزة لتوسع الشعيرات الرنح الطافر (ATM) كيناز الإشارات. بالإضافة إلى ذلك ، قد تؤدي التيلوميرات المختلة وظيفيًا إلى مسار مستقل عن أجهزة الصراف الآلي ، مثل ترنح توسع الشعريات وإشارات كيناز المرتبطة بـ Rad3 (ATR) ، كما يتضح من فسفرة هدف ATR CHK1 في الخلايا الشائخة واستجابة الخلايا التي تعاني من نقص ATM للتيلومير اختلال وظيفي. ومع ذلك ، نظرًا لأن استنزاف التيلومير يكون مصحوبًا بتلف ثانوي للحمض النووي ، فقد ظل من غير الواضح ما إذا كان هناك مسار مستقل عن أجهزة الصراف الآلي للكشف عن التيلوميرات التالفة. نوضح هنا أن التيلوميرات التالفة في الثدييات يمكنها تنشيط كل من أجهزة الصراف الآلي و ATR ومعالجة الآلية التي يقوم من خلالها مجمع المأوى بقمع هذين المسارين المهمين لإشارات تلف الحمض النووي. قمنا بتحليل استجابة تلف التيلومير عند استنفاد أي من بروتينات الملجأ أو كليهما عامل ربط التكرار التيلومري 2 (TRF2) وحماية التيلوميرات 1 (POT1) من الخلايا التي تفتقر إلى ATM و / أو إشارات كيناز ATR. تشير البيانات إلى أن TRF2 و POT1 يعملان بشكل مستقل لقمع هذين المسارين للاستجابة لتلف الحمض النووي. يقوم TRF2 بقمع أجهزة الصراف الآلي ، بينما يمنع POT1 تنشيط ATR. بشكل غير متوقع ، وجدنا أن إشارات ATM أو ATR مطلوبة للانضمام الفعال غير المتماثل للتيلوميرات المختلة وظيفيًا. تكشف النتائج كيف تستخدم التيلوميرات في الثدييات آليات متعددة لتجنب مراقبة تلف الحمض النووي وتوفر تفسيرًا لتحريض الشيخوخة التكاثرية وعدم استقرار الجينوم بواسطة التيلوميرات المختصرة.


السمات الهيكلية المميزة

يمكن تقسيم عائلة الكرومودومين الفائقة ، التي تحتوي على عائلة HP1 ، إلى ثلاث فئات رئيسية على أساس تنظيم المجال [13]. فئة واحدة ، تتميز بوجود كرومودومين واحد ، تشمل Polycomb ومعدِّل للثدييات 3. يتم تحديد الفئة الثانية بواسطة نطاقات كرومودان ترادفية مقترنة ، كما هو موجود في بروتينات ربط الحمض النووي / هيليكاز ، مثل الخميرة CHD1 والثدييات CHD-1 إلى CHD -4. تتكون الفئة الثالثة من بروتينات تحتوي على كل من الكرومودومين ومجال ظلال الكروم ذي الصلة للغاية ، والذي يشمل جميع أعضاء عائلة HP1.

يمكن تقسيم تسلسل وهيكل بروتينات HP1 إلى ثلاث مناطق (الشكل 2 ب). أولاً ، الكرومودومين عبارة عن وحدة نمطية في المحطة الأمينية المسؤولة عن ارتباط HP1 بالليسين ثنائي وثلاثي الميثيل 9 (K9 في رمز الأحماض الأمينية أحادي الحرف) من هيستون H3 هذه المجموعات الميثيلية هي علامات فوق جينية لإسكات الجينات [15 ، 16]. ثانيًا ، يشارك مجال ظل الكروم الطرفية الكربوكسي في تجانس homo و / أو heterodimerization والتفاعل مع البروتينات الأخرى. ثالثًا ، يتم فصل الكرومودومين عن مجال الظل بواسطة رابط متغير أو منطقة مفصلية تحتوي على تسلسل توطين نووي. ستتم مناقشة كل جزء من هذه الأجزاء الثلاثة بالتفصيل من منظور هيكلي.

الكرومودومين

تم تحليل بنية الكرومودومين الطرفي الأميني وحده بواسطة التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي [17]. يتم طي المجال في شكل كروي بقطر 30 تقريبًا ، ويتألف من ورقة ثلاثية الجديلة مضادة للتوازي ومعبأة مقابل حلزون α في مقطع طرفي كربوكسي للمجال [17] (الشكل 2 ج). يتشكل أخدود كاره للماء على جانب واحد من الورقة ، والذي يتكون من بقايا غير قطبية محفوظة. ومن المثير للاهتمام أن مقارنة هذه البنية بقواعد البيانات تكشف عن بنية مماثلة في بروتينين شبيهين بالهيستون البدائيين ، Sac7d و Sso7d [17]. ترتبط هذه البنية الموجودة في Sac7d بالأخدود الرئيسي للحمض النووي بطريقة غير محددة نتيجة الشحنة الموجبة الصافية على السطح الخارجي للصفيحة. على عكس هذه البروتينات الأصلية المرتبطة بالحمض النووي ، على الرغم من ذلك ، في HP1 ، تحتوي الصفيحة على شحنة سالبة شاملة ، مما يشير إلى أن الكرومودومين هو عنصر التفاعل البروتيني بدلاً من نموذج ربط الحمض النووي.

تعتمد وظيفة إسكات الجينات لـ HP1 على التفاعل بين الكرومودومين وعلامة الميثيل K9 هيستون H3 [12 ، 18]. يوفر الجيب المقاوم للماء من الكرومودومين البيئة المناسبة للالتحام على هذه البقايا الميثيلية. يتبنى الجزء المرتبط من الذيل H3 تشكلاً β-strand ، مستويًا متحد المستوى ومضادًا للتوازي مع خيطين من الكرومودومين ، مما يكمل ورقة ثلاثية الجديلة [19 ، 20]. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مجموعة الميثيل الأمونيوم في K9 محصورة بشكل فعال من خلال ثلاث سلاسل جانبية عطرية ، في حين أن البقايا المحيطة لـ K9 تتلامس مع مواقع محددة داخل الكرومودومين. هذا الوضع منطقي للعيوب الوظيفية وفقدان ارتباط الميثيل K9 عند حدوث طفرة في الأحماض الأمينية الرئيسية الكارهة للماء الموجودة في الجزء الأميني الطرفي من ذبابة الفاكهة HP1 (Tyr24 و Val26 و Trp45 و Tyr48) [20]. ومن المثير للاهتمام ، أنه لم يتم العثور على مجموعات أخرى من الأحماض الأمينية التي تحدث بشكل طبيعي والتي تتفاعل مع الكرومودومين ، مما يشير إلى أن علامة هيستون الميثيلية هي الشريك الوحيد الملزم لهذا المجال [21].

تحدث المثيلة على اللايسينات الأخرى داخل هيستون H3 ، وكذلك الهستونات الأخرى. في الواقع ، يحدث المثيلة على K27 من H3 ضمن سياق تسلسل الأحماض الأمينية مشابه للغاية مثل K9 - ARKS. تعمل هذه العلامة الموجودة على K27 كموقع ربط لـ Polycomb chromodomain [22]. تم فحص التمييز بين هاتين العلامتين القمعيتين المرتبطتين للغاية [23]. تم تصميم نطاقات الكرومودومات لـ HP1 و Polycomb بشكل مشابه ، لكن أخاديد ربط الببتيد تظهر ميزات مميزة توفر هذا التمييز. تكمن الاختلافات الرئيسية في مدى تفاعلات البروتين الببتيد - يتفاعل Polycomb مع عدد أكبر من بقايا الببتيد المحيطة بميثيل ليسين - وفي التعرف على السياق ، حيث يميز HP1 بدقة بقايا الببتيد في المنطقة المجاورة مباشرة. لذلك ، على الرغم من أن علامة ما بعد الترجمة ، فإن تسلسل الهيستون المحيط بهيكل كرومودومين العام متشابهان بشكل لافت للنظر بينهما ، فإن الوضع الذي يربط فيه Polycomb و HP1 هيستون H3 ويجعلان جهات اتصال تفاعلية مختلفة.

مجال ظلال الكروم

الهيكل العام لمجال ظل الكروم مشابه جدًا لهيكل الكرومودومين ، بتشكيل كروي بنفس الحجم تقريبًا [24] (الشكل 2 ج). مثل مجال الصبغيات ، يتألف مجال ظل الكروم من ثلاثة خيوط لإكمال ورقة مضادة للتوازي. على عكس الكرومودومين ، الذي يحتوي على حلزون α واحد لاحق يطوي على الورقة ، يحتوي الكرومودومين على حلزوني α كربوكسي طرفي.

على الرغم من أن الكرومودومين يظل أحاديًا في المحلول ، فإن مجال ظل الكروم يتضاءل بسهولة في ظل نفس الظروف [25]. تتضمن واجهة dimer تفاعلًا متماثلًا على الحلزون α2 ، والذي يقع بزاوية 35 درجة إلى الحلزون α2 لجزيء HP1 الآخر [24]. توجد المخلفات المحفوظة الفريدة لمجال ظلال الكروم في واجهة باهتة. ونتيجة لذلك ، فإن هذا الهيكل الخافت يخلق أخدودًا غير قطبي يمكنه استيعاب البروتينات المتفاعلة HP1 التي تحتوي على تسلسل الإجماع PXVXL [24] (انظر أدناه).

منطقة الرابط

يتم فصل نطاقي الكروم وظلال الكروم المحفوظة بشكل كبير بواسطة رابط أقل حفظًا أو منطقة مفصلة. تحتوي هذه المنطقة على تسلسل الأحماض الأمينية الأكثر تنوعًا بين بروتينات HP1 ، بين البروتينات من نفس النوع ومن الأنواع المختلفة. تم اقتراح هيكل منطقة الرابط ليكون مرنًا ومعرضًا للسطح [26]. نتج عن الطبيعة المتغيرة لهذه المنطقة بعض الصعوبة في التقاط هيكلها ثلاثي الأبعاد باستخدام مجموعة متنوعة من الأساليب.

الرابط قابل للغاية لتعديلات ما بعد الترجمة ، وخاصة الفسفرة [27-30]. بالإضافة إلى ذلك ، فقد ثبت أن التعديلات داخل هذه المنطقة تؤثر على التوطين والتفاعلات والوظيفة. لذلك يمكن أن يكون الرابط منطقة تحكم مركزية في تنظيم بروتينات HP1.


درسنا طول التيلومير في 32 مريضًا بسرطان الدم النخاعي المزمن الذين توقفوا عن إيماتينيب بعد تحقيق مغفرة جزيئية كاملة و 32 عنصر تحكم مطابق للعمر والجنس. تم تحديد طول التيلومير النسبي (RTL) بواسطة q-PCR حيث تم تطبيع نسبة التيلومير إلى جين نسخة واحدة (36B4) لعينة مرجعية (K-562 DNA). تم الحصول أيضًا على RTL المصحح بالعمر (acRTL). كان احتمال 36 شهرًا للشفاء الخالي من العلاج (TFR) 59.4 & # x000a0 ٪. أظهر مرضى TFR ACRTL أقصر مقارنةً بالانتكاس (يعني & # x02009 & # x000b1 & # x02009SD & # x02009 = & # x020090.01 & # x02009 & # x000b1 & # x020090.14 مقابل 0.20 & # x02009 & # x000b1 & # x020090.21 ص& # x02009 = & # x020090.01). كان معدل الخصوبة الإجمالي أعلى بشكل ملحوظ في مرضى سرطان الدم النخاعي المزمن مع acRTL & # x022640.09 (78.9 مقابل 30.8 & # x000a0٪ ، ص& # x02009 = & # x020090.002). من المحتمل أن تحافظ الخلايا الجذعية للـ CML التي تحتوي على تيلوميرات أطول على إمكانية التكاثر بعد التوقف عن العلاج.

المواد التكميلية الإلكترونية

تحتوي النسخة الإلكترونية من هذه المقالة (doi: 10.1186 / s13045-016-0293-y) على مواد تكميلية ، وهي متاحة للمستخدمين المصرح لهم.

التيلوميرات عبارة عن تراكيب بروتين نووي متخصصة تتكون من مصفوفات طويلة من تكرارات TTAGGG المترجمة في نهايات الكروموسومات البشرية القادرة على الحفاظ على استقرار الجينوم وسلامته وحماية الخلية من التقصير التدريجي للحمض النووي أثناء الانقسام المتكرر [1]. تمت دراسة بيولوجيا التيلومير على نطاق واسع في ابيضاض الدم النخاعي المزمن (CML) أكثر من أي سرطان دم آخر. ارتبطت التيلوميرات الأقصر بسرطان الدم النخاعي المزمن ، وتطور المرض ، وسوء التشخيص ، وارتفاع درجة هاسفورد ، واكتساب الانحرافات الوراثية الخلوية [2 & # x020134]. حتى الآن ، لم تنظر أي دراسات في الارتباط المحتمل بين طول التيلومير والتهدئة الخالية من العلاج (TFR) بعد التوقف عن العلاج بمثبطات التيروزين كيناز (TKIs).

توقف اثنان وثلاثون مريضًا من مرضى سرطان الدم النخاعي المزمن في المرحلة المزمنة عن علاج TKI بعد تحقيق مغفرة جزيئية كاملة (CMR) لمدة 18 & # x000a0 شهرًا على الأقل. تلقى جميع المرضى علاج imatinib لأكثر من 24 & # x000a0 شهرًا. خضع مريضان لعلاج الخط الثاني باستخدام nilotinib بسبب الانتكاس الجزيئي. كان متوسط ​​المتابعة بعد التوقف 30 & # x000a0 شهرًا (النطاق 18 & # x0201360). تم تعريف الاستجابة الجزيئية الكاملة على أنها منطقة مجموعة نقاط التوقف غير القابلة للكشف - Abelson (BCR / ABL1) عن طريق تفاعل البلمرة المتسلسل الكمي في الوقت الحقيقي (qRT-PCR) مع حساسية المقايسة المقابلة للاستجابة الجزيئية (MR) 4 و MR4.5. تم استخدام عينات الدم المحيطية من 32 من الأفراد الأصحاء المتطابقين والعمر والجنس لأغراض التحكم. تم تحديد طول التيلومير النسبي (RTL) بواسطة q-PCR وفقًا للتقنية التي وصفها Cawthon في عام 2002 [5] (ملف إضافي 1). تمثل RTL المصححة بالعمر (acRTL) الفرق في طول التيلومير بين المرضى وعناصر التحكم المطابقة للعمر والجنس.

يتم عرض خصائص 32 مريضًا من مرضى CML في المرحلة المزمنة في الجدول & # x000a0 1. أظهر ثلاثة عشر مريضاً (41 & # x000a0٪) فقدان CMR. استعاد جميع المرضى المنكسرين CMR بعد استئناف العلاج باستخدام TKIs. كان الاحتمال التراكمي لمدة 36 شهرًا لمعدل الخصوبة الإجمالي 59.4 & # x000a0٪. تم تقييم RTL بمتوسط ​​26 & # x000a0 شهرًا من التوقف (النطاق 20 & # x0201330). تم تقييم RTL بمتوسط ​​26 & # x000a0 شهرًا من التوقف (النطاق 18 & # x0201330). حدثت غالبية الانتكاسات في غضون 9 & # x000a0 شهرًا من انقطاع العلاج (يعني 8.7 & # x000a0 شهرًا ، النطاق 2 & # x0201320). في هؤلاء المرضى ، تم تقييم RTL بعد الانتكاس. بشكل عام ، كان متوسط ​​RTL أقصر قليلاً في المرضى منه في الضوابط (0.97 مقابل 1.05). كانت القيمة المتوسطة لـ acRTL في مجموعة CML 0.09 (النطاق & # x022120.26 ، +0.86). مان ويتني يو أظهر الاختبار acRTL أقصر في مرضى TFR مقارنة بالمرضى الذين يعانون من الانتكاس الجزيئي (يعني & # x02009 & # x000b1 & # x02009SD & # x02009 = & # x020090.01 & # x02009 & # x000b1 & # x020090.14 مقابل 0.20 & # x02009 & # x000b1 & # x020090.21 ص& # x02009 = & # x020090.01) (ملف إضافي 2). على الرغم من أن الجنس الذكري كان أكثر تواتراً في مرضى معدل الخصوبة الإجمالي ، لم نجد أي فرق مهم في طول التيلومير بين الذكور والإناث. تم تقسيم المرضى إلى طبقات حسب القيمة المتوسطة لـ acRTL & # x022640.09. كان معدل الخصوبة الإجمالي أعلى بشكل ملحوظ في مرضى سرطان الدم النخاعي المزمن مع acRTL & # x022640.09 بالمقارنة مع أولئك الذين لديهم تيلوميرات أطول (78.9 مقابل 30.8 & # x000a0٪ ، ص& # x02009 = & # x020090.002) (الشكل & # x000a0 1).

الجدول 1

خصائص 32 مريضًا من مرضى سرطان الدم النخاعي المزمن وفقًا للمغفرة الخالية من العلاج (TFR) أو الانتكاس الجزيئي بعد التوقف عن تناول إيماتينيب

المرضى في معدل الخصوبة الإجمالي لا. 19 (59 & # x000a0٪) مرضى الانتكاس لا. 13 (41 & # x000a0٪) ص
العمر عند التشخيص (متوسط ​​، النطاق)74 (47 & # x0201388) 56 (37 & # x0201377) 0.004
الكريات البيض عند التشخيص & # x000d710 3 / uL (متوسط ​​، النطاق)50.47 (8.15 & # x02013221) 69 (19.8 & # x02013263) نانوثانية
الصفائح الدموية عند التشخيص & # x000d710 3 / uL (متوسط ​​، النطاق)472 (178 & # x02013918) 357 (171 & # x02013695) نانوثانية
أشهر حتى CMR (متوسط ​​، نطاق)28 (3 & # x0201388) 30 (6 & # x0201393) نانوثانية
شهور من TKIs (متوسط ​​، النطاق)86 (24 & # x02013127) 84 (45 & # x02013143) نانوثانية
شهور من TKIs & # x0003e60 (لا. ،٪)1368.41292.3نانوثانية
ذكر الجنس (لا. ،٪)1684.2861.5نانوثانية
خطر سوكال (لا. ،٪)
& # x02003Low631.6861.5نانوثانية
& # x02003 متوسط1052.6323.1نانوثانية
& # x02003 عالية315.8215.4نانوثانية
علاج الخط الأول من TKI (لا. ،٪)1157.91184.6نانوثانية
علاج IFN السابق (لا ،٪)842.1215.4نانوثانية
علاج إيماتينيب من الدرجة الأولى TKI (لا. ،٪)1910013100نانوثانية
علاج Nilotinib للخط الثاني من TKI (لا. ،٪)15.317.7نانوثانية
طول التيلومير النسبي المصحح بالعمر (يعني & # x02009 & # x000b1 & # x02009SD)0.01 & # x02009 & # x000b1 & # x020090.14 0.20 & # x02009 & # x000b1 & # x020090.21 0.01

بريس هدية، CMR استجابة جزيئية كاملة ، TKIs مثبطات التيروزين كيناز ، IFN مضاد للفيروسات ، نانوثانية ليس كبيرا ، SD الانحراف المعياري


للتحقيق في ما إذا كان العلاج الظاهري لـ RG7834 ضربة قاضية PAPD5 ، استنفدنا DKC1 في خلايا هيلا (الشكل التكميلي 1A-B) وعالجناها إما بـ DMSO (تحكم) أو 5 ميكرومتر من RG7834 لمدة يومين. على غرار النتائج السابقة ، أدت 13 ضربة قاضية لـ DKC1 إلى انخفاض كبير في TERC المستويات (الشكل 1A-B). الأهم من ذلك ، أدى العلاج بـ RG7834 إلى زيادة ملحوظة في TERC المستويات في خلايا ضربة قاضية DKC1 ، مما يشير إلى أن RG7834 قادر على زيادة مستويات TERC في الخلايا التي تعاني من نقص DKC1. لأن نضوب PARN يؤدي أيضًا إلى TERC توسط الانحلال بواسطة 3 ′ end adenylation بواسطة PAPD5 ، 13 قمنا بإسكات PARN في خلايا هيلا وعالجناها بـ DMSO أو 5 ميكرومتر من RG7834 لمدة يومين. وجدنا أن ضربة قاضية PARN تؤدي إلى انخفاض كبير في TERC المستويات ، والتي تم إنقاذها تمامًا بواسطة العلاج باستخدام RG7834. وهكذا ، على غرار الإسكات الجيني لـ PAPD5 ، زاد العلاج بـ RG7834 TERC المستويات في كل من الخلايا التي تعاني من نقص PARN و DKC1 ، دون التأثير على مستويات DKC1 أو PARN في خلايا ضربة قاضية فردية. أخيرًا ، لم يؤثر علاج RG7834 TERC المستويات في خلايا هيلا التي لم تكن خاضعة لإسكات إما DKC1 أو PARN (الشكل التكميلي 1C).

RG7834 ينقذ العلاج TERC المستويات والتوطين في الخلايا المستنفدة DKC1- و PARN. (أ) ممثل البقع الشمالية TERC المستويات في خلايا هيلا تحت الظروف المحددة. الأرقام الموجودة أسفل اللوحات: متوسط ​​± الانحراف المعياري لثلاث مكررات بيولوجية. (ب) الكمي TERC عن طريق النسخ العكسي الكمي لتفاعل البلمرة المتسلسل في خلايا هيلا في ظل الظروف المحددة (ن = 3 مكررات بيولوجية). يتم التعبير عن القيم فيما يتعلق بالسيطرة المختلطة. (C) صور تمثيلية لـ 4 ′ ، 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) (nucleus) ، coilin (cajal body) ، TERC، ودمج القنوات الفردية التي تم الحصول عليها من خلايا هيلا المنقولة بواسطة siRNAs المشار إليها ومعالجتها بـ RG7834. تشير الأسهم البيضاء TERC التعريب داخل الخلية. شريط النطاق ، 5 ميكرومتر. الأرقام في لوحات الصور: القياس الكمي لكسر الخلايا باستخدام TERC تم تحويلها إلى أجسام cajal من 30 خلية مستقلة على الأقل و 3 مكررات. تم حساب الخلايا التي تحتوي على تركيز TERC واحد على الأقل مع ملف coilin. (د) نشاط التيلوميراز عن طريق تضخيم التيلومير المتكرر في خلايا هيلا المنقولة باستخدام siRNAs المشار إليها ومعالجتها بـ 5 ميكرومتر من RG7834 أو DMSO. يمثل نطاق تركيزات البروتين أربعة أضعاف التخفيفات المتسلسلة. *ص & اللفتنانت .05 **ص & الملازم 01. LC ، التحكم في التحميل.

RG7834 ينقذ العلاج TERC المستويات والتوطين في الخلايا المستنفدة DKC1- و PARN. (أ) ممثل البقع الشمالية TERC المستويات في خلايا هيلا تحت الظروف المحددة. الأرقام الموجودة أسفل اللوحات: متوسط ​​± الانحراف المعياري لثلاث مكررات بيولوجية. (ب) الكمي TERC عن طريق النسخ العكسي الكمي لتفاعل البلمرة المتسلسل في خلايا هيلا في ظل الظروف المحددة (ن = 3 مكررات بيولوجية). يتم التعبير عن القيم فيما يتعلق بالسيطرة المشوشة. (C) صور تمثيلية لـ 4 ′ ، 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) (nucleus) ، coilin (cajal body) ، TERC، ودمج القنوات الفردية التي تم الحصول عليها من خلايا هيلا المنقولة بواسطة siRNAs المشار إليها ومعالجتها بـ RG7834. تشير الأسهم البيضاء TERC التعريب داخل الخلية. شريط مقياس ، 5 ميكرومتر. الأرقام في لوحات الصور: القياس الكمي لكسر الخلايا باستخدام TERC تم تحويلها إلى أجسام cajal من 30 خلية مستقلة على الأقل و 3 مكررات. تم حساب الخلايا التي تحتوي على تركيز TERC واحد على الأقل مع ملف coilin. (D) نشاط التيلوميراز عن طريق تضخيم التيلومير المتكرر في خلايا هيلا المنقولة باستخدام siRNAs المشار إليها ومعالجتها بـ 5 ميكرومتر من RG7834 أو DMSO. يمثل نطاق تركيزات البروتين أربعة أضعاف التخفيفات المتسلسلة. *ص & اللفتنانت .05 **ص & الملازم 01. LC ، التحكم في التحميل.

لقد أظهرنا سابقًا أنه في الخلايا المستنفدة DKC1- أو PARN ، TERC يتراكم في النقاط السيتوبلازمية تسمى "الأجسام السيترية" 13 بدلاً من توطينها الطبيعي للأجسام الكاجوية في النواة. 22،23 للتحقيق فيما إذا تم إنقاذ علاج RG7834 TERC توطين أجسام cajal في النواة ، عالجنا الخلايا المستنفدة DKC1- أو PARN بـ RG7834 لمدة يومين. وجدنا أنه في خلايا التحكم WT ، TERC مترجمة إلى أجسام cajal ، مما يشير إلى التراكم الطبيعي والاتجار لمكون تيلوميراز RNA (الشكل 1C). ومع ذلك ، في خلايا ضربة قاضية DKC1 المتحكم بها ، أظهر فقط 15 ٪ من الخلايا TERC توطين أجسام الكاجل ، مع ظهور عدد كبير من الخلايا TERC التراكم في هيئات السيتر. عند العلاج بـ RG7834 ، كان لدى 38٪ من الخلايا TERC مترجمة إلى أجسام cajal ، وهو ما يتوافق مع زيادة 1.5 × في TERC المستويات في هذه الخلايا. تم إنقاذ علاج RG7834 أيضًا TERC توطين أجسام cajal في الخلايا المستنفدة PARN. في خلايا ضربة قاضية PARN ، كان 34 ٪ من الخلايا TERC في أجساد cajal ، مع TERC في الغالب يتم ترجمتها إلى أجسام سيتر في هذه الخلايا. ومع ذلك ، عند علاج RG7834 ، كان ∼85 ٪ من الخلايا TERC المترجمة إلى أجسام cajal. أخيرًا ، كان العلاج باستخدام RG7834 قادرًا أيضًا على زيادة نشاط التيلوميراز في الخلايا المستنفدة DKC1 و PARN (تم اكتشافها باستخدام فحوصات تكرار التيلومير المكون من خطوتين) (الشكل 1D التكميلي الشكل 1D) ، وهو ما يتوافق مع الزيادة في TERC المستويات (الشكل 1A-B). لم يلاحظ أي سمية في الخلايا المعالجة بـ RG7834 طوال مدة هذه التجارب. مجتمعة ، تشير هذه النتائج إلى أن التثبيط الكيميائي لـ RG7834 فعال في الزيادة TERC مستويات ، تصحيح توطين TERC للأجسام cajal ، وزيادة نشاط التيلوميراز في DKC1- أو الخلايا المستنفدة PARN ، مما يشير إلى وظيفة التيلوميراز المستعادة في هذه الظروف.

قمنا بعد ذلك بالتحقيق فيما إذا كان RG7834 يُظهر تأثيرًا مشابهًا على TERC المستويات والوظيفة في نموذج ذي صلة من الناحية الفسيولوجية للتيار المستمر. لقد أنشأنا سابقًا (من خلال تحرير الجينات CRISPR / Cas9) DKC1_A353V متحولة hESCs ، والتي تظهر مخفضة TERC مستويات ونشاط التيلوميراز ، تقصير التيلومير التدريجي ، وضعف المواصفات المكونة للدم. 21 تسببت معالجة DKC1_A353V hESCs باستخدام RG7834 في تقليل بمقدار 15 ضعفًا في عملية oligoadenylation 3′-end of TERC، مما يشير إلى تثبيط PAPD5 الفعال في هذه الخلايا (الشكل 2 أ). أدى تثبيط oligoadenylation 3 end إلى زيادة معنوية في TERC المستويات في hESCs DKC1_A353V (4 أيام من العلاج) (الشكل التكميلي 2 أ) ، والتي استمرت حتى 30 يومًا عند العلاج المستمر بتركيزات مختلفة من RG7834 (الشكل 2 ب). على الرغم من أن مستويات إنزيم التيلوميراز العكسي (تيرت) ظلت دون تغيير خلال هذه الفترة ، وزيادة TERC تسببت المستويات الموجودة في DKC1_A353V hESCs المعالجة بـ RG7834 في زيادة ملحوظة في نشاط التيلوميراز في DKC1_A353V hESCS المُعامل بتركيزات مختلفة من مثبط PAPD5 / 7 (الشكل 2C الكمي في الشكل التكميلي 2B).

RG7834 treatment rescues telomerase activity, increases telomere length, and improves hematopoietic specification in DKC1_A353V mutant hESCs. (A) Quantification of oligo(A) reads at the 3′ end (UGC) of TERC in indicated conditions (average ± standard deviation from 2 independent replicates). TERC reads with more than 2 As at the 3′ end are considered oligoadenylated. (B) Quantification of TERC و تيرت by quantitative reverse transcription polymerase chain reaction in DKC1_A353V hESCs treated with DMSO or different concentrations of RG7834 for 30 days (n = 3 biological replicates). (C) Telomerase activity by telomere repeat amplification in DKC1_A353V hESCs treated with DMSO or different concentrations of RG7834. Range of protein concentrations represent fourfold serial dilutions. (D) Telomere length analysis by telomere restriction fragment analysis of DKC1_A353V hESCs treated with DMSO or different concentrations of RG7834 for 90 days. (E) Representative flow cytometric analysis of CD34 and CD43 expression on day 8 of definitive hematopoietic differentiation, following CHIR99021 and SB-431542 treatment in DKC1_A353V cells treated with DMSO or different concentrations of RG7834. (F) Quantification of CD34 + CD43 – population obtained from day 8 differentiation cultures treated with CHIR99021 and SB-431542, as in panel E. (G) CFC potential of definitive hematopoietic progenitors in WT and DKC1_A353V cells treated with DMSO or 1μM of RG7834 (n = 3 biological replicates). Statistical significance was determined by using one- or two-way analysis of variance following a Bonferroni multiple comparison posttest. *ص < .05 **ص < .01 ***ص < .001. BFU-E, burst forming unit-erythroid CFC, colony forming cell MTL, mean telomere length n.s., not significant.

RG7834 treatment rescues telomerase activity, increases telomere length, and improves hematopoietic specification in DKC1_A353V mutant hESCs. (A) Quantification of oligo(A) reads at the 3′ end (UGC) of TERC in indicated conditions (average ± standard deviation from 2 independent replicates). TERC reads with more than 2 As at the 3′ end are considered oligoadenylated. (B) Quantification of TERC و تيرت by quantitative reverse transcription polymerase chain reaction in DKC1_A353V hESCs treated with DMSO or different concentrations of RG7834 for 30 days (n = 3 biological replicates). (C) Telomerase activity by telomere repeat amplification in DKC1_A353V hESCs treated with DMSO or different concentrations of RG7834. Range of protein concentrations represent fourfold serial dilutions. (D) Telomere length analysis by telomere restriction fragment analysis of DKC1_A353V hESCs treated with DMSO or different concentrations of RG7834 for 90 days. (E) Representative flow cytometric analysis of CD34 and CD43 expression on day 8 of definitive hematopoietic differentiation, following CHIR99021 and SB-431542 treatment in DKC1_A353V cells treated with DMSO or different concentrations of RG7834. (F) Quantification of CD34 + CD43 – population obtained from day 8 differentiation cultures treated with CHIR99021 and SB-431542, as in panel E. (G) CFC potential of definitive hematopoietic progenitors in WT and DKC1_A353V cells treated with DMSO or 1μM of RG7834 (n = 3 biological replicates). Statistical significance was determined by using one- or two-way analysis of variance following a Bonferroni multiple comparison posttest. *ص < .05 **ص < .01 ***ص < .001. BFU-E, burst forming unit-erythroid CFC, colony forming cell MTL, mean telomere length n.s., not significant.

The sustained treatment (up to 3 months) with RG7834 also led to improved telomere maintenance, analyzed by telomere restriction fragment analysis, in DKC1_A353V hESCs (Figure 2D). Together, these data suggest that RG7834 treatment rescued TERC levels, prevented its 3′ end oligoadenylation, increased telomerase activity, and improved telomere homeostasis in DKC1_A353V hESCs.

Finally, we investigated if treatment with RG7834 was sufficient to reduce DNA damage signaling arising from eroded telomeres, a hallmark of DC. We observed that γH2AX levels were reduced in DKC1_A353V cells treated with different concentrations of RG7834 compared with DMSO-treated cells (supplemental Figure 3A). Importantly, we detected no toxicity associated with RG7834 treatment at the concentrations indicated, during the entire duration of the experiments performed (supplemental Figure 3B-C). In addition, whole-genome RNA-sequencing analysis showed that treatment with 1 μM of RG7834 did not lead to significant changes in gene expression in DKC1_A353V mutant hESCs compared with DMSO-treated cells (supplemental Figure 3D), suggesting that RG7834 treatment affects specific RNAs in hESCs and rules out toxicity associated with genome-wide gene expression perturbations. Combined, these data indicate that similar to the genetic silencing of PAPD5, treatment with RG7834 is able to rescue the major biochemical phenotypes observed in DC models.

Finally, because bone marrow failure is the leading cause of death in DC, we wanted to analyze the consequences of RG7834 treatment in DKC1_A353V cells during definitive hematopoietic differentiation. There are no animal models that faithfully recapitulate the hematopoietic defects observed in patients harboring pathogenic mutations in DKC1 or PARN we therefore followed established protocols of hESC differentiation into hematopoietic lineages. These protocols recapitulate, in vitro, the major aspects of blood development in vivo, 24 a strategy that we and others have shown to accurately model key aspects of DC. 18,21,25,26 A schematic of our protocol is depicted in supplemental Figure 4. Our data show that although CD34 + CD43 – early hematopoietic progenitors (day 8 of differentiation) (Figure 2E-F) were similar in all samples, definitive hematopoietic colony potential analysis (day 28 of differentiation) revealed that treatment with different concentrations of RG7834 significantly increased the hematopoietic potential of DKC1_A353V cells (Figure 2G). These observations provide compelling evidence that chemical inhibition of PAPD5, in addition to rescuing telomerase function, is sufficient to increase definitive, multilineage, hematopoietic potential in DKC1_A353V mutants.

Our data provide functional evidence that a small molecule inhibitor of PAPD5/7 significantly increases TERC levels, localization, and function in DKC1- and PARN-deficient cells. We show that RG7834 reduces the 3′-end oligoadenylation of TERC, increases TERC levels and telomerase activity, and elongates telomeres in PARN- or DKC1-deficient cells. RG7834 treatment was sufficient to restore the in vitro definitive hematopoietic development of DKC1_A353V hESCs, similarly to what we have recently observed with the genetic silencing of PAPD5. 18 Although these experiments represent the first nongenetic rescue of hematopoietic development from hESCs in DKC1 mutant cells, it has recently been shown that PAPD5 inhibitors are able to promote telomere restoration in different patient-derived DC samples in vitro and in vivo, through xenotransplantation assays 27 these results provide further support for the future use of this technology in the clinic. In addition, the studies presented here indicate that small increases in TERC levels (less than twofold) are sufficient to increase telomerase activity and improve hematopoietic output in DKC1 mutant cells. Future experiments performed in cells harboring mutations in other genes that impair TERC levels/function (including TERC itself, NHP2, NOP10, and ZCCHC8) are necessary for determining the scope and range of effectiveness of PAPD5 inhibition for DC treatment. In addition, the efficiency of PAPD5 inhibition to ameliorate other phenotypes that are commonly associated with telomere shortening, such as pulmonary fibrosis and liver disease, must be assessed, as these conditions cause substantial morbidity and mortality and represent an important unmet need for these patients. Nonetheless, the experiments presented here indicate that the chemical inhibition of PAPD5 by RG7834 or other specific small molecule inhibitors can be a promising therapeutic approach for the treatment of DC or other telomere biology syndromes caused by mutations that reduce TERC المستويات.


Hallmarks of telomeres in ageing research †

Telomeres are repetitive DNA sequences at the ends of linear chromosomes. Telomerase, a cellular reverse transcriptase, helps maintain telomere length in human stem cells, reproductive cells and cancer cells by adding TTAGGG repeats onto the telomeres. However, most normal human cells do not express telomerase and thus each time a cell divides some telomeric sequences are lost. When telomeres in a subset of cells become short (unprotected), cells enter an irreversible growth arrest state called replicative senescence. Cells in senescence produce a different constellation of proteins compared to normal quiescent cells. This may lead to a change in the homeostatic environment in a tissue-specific manner. In most instances cells become senescent before they can become cancerous thus, the initial growth arrest induced by short telomeres may be thought of as a potent anti-cancer protection mechanism. When cells can be adequately cultured until they reach telomere-based replicative senescence, introduction of the telomerase catalytic protein component (hTERT) into telomerase-silent cells is sufficient to restore telomerase activity and extend cellular lifespan. Cells with introduced telomerase are not cancer cells, since they have not accumulated the other changes needed to become cancerous. This indicates that telomerase-induced telomere length manipulations may have utility for tissue engineering and for dissecting the molecular mechanisms underlying genetic diseases, including cancer. Copyright © 2007 Pathological Society of Great Britain and Ireland. Published by John Wiley & Sons, Ltd.


Progressive telomere shortening characterizes familial breast cancer patients

Telomeres, the complex structures that protect the end of chromosomes, of peripheral blood cells are significantly shorter in patients with familial breast cancer than in the general population. Results of the study carried out by the Human Genetics Group of the Spanish National Cancer Research Centre (CNIO), led by Javier Benitez, to be published in open-access journal علم الوراثة PLoS on July 28th, reflect that familial, but not sporadic, breast cancer cases are characterized by shorter telomeres. Importantly, they also provide evidence for telomere shortening as a mechanism of genetic anticipation, the successively earlier onset of cancer down generations.

Mutations in two DNA repair genes, BRCA1 and BRCA2, characterize some, but not all, instances of hereditary breast cancer. Non-BRCA1/2 breast cancer families are heterogeneous, suggesting the existence of other genes conferring susceptibility. The group has investigated the role of telomere length in hereditary breast cancer based on previous information suggesting, first, that short telomeres and subsequent genomic instability contribute to malignant transformation second, that genetic anticipation occurs in breast cancer families and, third, that telomere shortening is associated with anticipation in other genetic diseases.

By analyzing telomere length differences between mothers and daughters from breast cancer families, the authors demonstrated that genetic anticipation is associated with a decrease in telomere length in affected daughters relative to their mothers.

The results allowed the authors not only to conclude that women carrying BRCA1/2 mutation have chromosomes with short telomeres, but also to describe for the first time that genetic anticipation in breast cancer could be explained by telomere shortening. In addition, the study expands the field of research concerning genetic predisposition to breast cancer to include genes involved in telomere maintenance. The significance of generational changes in telomere length has interesting potential clinical applications in the management of familial breast cancer, and could be extended to other hereditary cancer syndromes.

FINANCIAL DISCLOSURE: This work was supported by Asociación Española Contra el Cancer (AECC) and Spanish Fondo de Investigaciones Sanitarias (grant numbers FISPI081298 and FIS-PI081120). The CIBER de Enfermedades Raras is an initiative of the ISCIII. لم يكن للممولين دور في تصميم الدراسة أو جمع البيانات وتحليلها أو اتخاذ قرار النشر أو إعداد المخطوطة.

COMPETING INTERESTS: The authors have declared that no competing interests exist.

CITATION: Martinez-Delgado B, Yanowsky K, Inglada-Perez L, Domingo S, Urioste M, et al. (2011) Genetic Anticipation Is Associated with Telomere Shortening in Hereditary Breast Cancer. بلوس جينيت 7(7): e1002182. doi:10.1371/journal.pgen.1002182

اتصل:
Dr. Beatriz Martinez-Delgado and Dr. Javier Benitez
Spanish National Cancer Research Centre (CNIO)
علم الوراثة البشرية
Melchor Fernandez Almagro 3
Madrid 28029
SPAIN
[email protected]
[email protected]

This press release refers to an upcoming article in علم الوراثة PLoS. The release is provided by journal staff, or by the article authors and/or their institutions. Any opinions expressed in this release or article are the personal views of the journal staff and/or article contributors, and do not necessarily represent the views or policies of PLoS. PLoS expressly disclaims any and all warranties and liability in connection with the information found in the releases and articles and your use of such information.

عن علم الوراثة PLoS

علم الوراثة PLoS (http://www. plosgenetics. org) reflects the full breadth and interdisciplinary nature of genetics and genomics research by publishing outstanding original contributions in all areas of biology. All works published in علم الوراثة PLoS are open access. Everything is immediately and freely available online throughout the world subject only to the condition that the original authorship and source are properly attributed. حقوق التأليف والنشر محفوظة من قبل المؤلفين. The Public Library of Science uses the Creative Commons Attribution License.

About the Public Library of Science

The Public Library of Science (PLoS) is a non-profit organization of scientists and physicians committed to making the world's scientific and medical literature a freely available public resource. For more information, visit http://www. plos. org.

تنصل: AAAS و EurekAlert! ليست مسؤولة عن دقة النشرات الإخبارية المرسلة إلى EurekAlert! من خلال المؤسسات المساهمة أو لاستخدام أي معلومات من خلال نظام EurekAlert.


Epigenetic Regulation of Chromatin States in شيزوساكارومايس بومب

This article discusses the advances made in epigenetic research using the model organism fission yeast شيزوساكارومايس بومب. S. بومبي has been used for epigenetic research since the discovery of position effect variegation (PEV). This is a phenomenon in which a transgene inserted within heterochromatin is variably expressed, but can be stably inherited in subsequent cell generations. PEV occurs at centromeres, telomeres, ribosomal DNA (rDNA) loci, and mating-type regions of S. بومبي الكروموسومات. Heterochromatin assembly in these regions requires enzymes that modify histones and the RNA interference (RNAi) machinery. One of the key histone-modifying enzymes is the lysine methyltransferase Clr4, which methylates histone H3 on lysine 9 (H3K9), a classic hallmark of heterochromatin. The kinetochore is assembled on specialized chromatin in which histone H3 is replaced by the variant CENP-A. Studies in fission yeast have contributed to our understanding of the establishment and maintenance of CENP-A chromatin and the epigenetic activation and inactivation of centromeres.


Anxiety, exhaustion, and telomeres

It seems like just about everyone these days is stressed out and working too hard. We know it&rsquos not good for us, but how bad is it really?

It might be worse than we&rsquod like to think. اليوم، بلوس واحد published two separate studies investigating how anxiety and work-related exhaustion are correlated to the length of our telomeres, the protective caps on our chromosomes that help make sure our dividing cells have all the genetic material they need for long, healthy lives.

The short answer: both higher stress and severe exhaustion were found to be correlated with decreased telomere length, with potential implications for aging and long-term health. It&rsquos important to note that the results are only correlative, and don&rsquot show any causation, but they add to a suggestive and growing body of literature in this area.

Telomeres are the portions at the ends of our chromosomes, the packaged-up version of all of our DNA, which are critical for proper cell functioning. The telomeres themselves don&rsquot contain any crucial information, but they protect the important parts of the chromosome from deterioration by slowly sacrificing themselves, a bit at a time, during each cell division. It&rsquos thought that some of the issues associated with aging and some cancers may be caused by telomere shortening, which can lead to dysfunctional cells with incomplete chromosomes that die or go rogue.

The connection between telomere length and health remains somewhat tenuous, but they have become quite a hot spot for research, including the two articles published today. In one of the studies, &ldquoHigh Phobic Anxiety is Related to Lower Leukocyte Telomere Length in Women,&rdquo led by Olivia Okereke of Harvard University, the researchers compared telomere length with anxiety levels for 5,243 women between the ages of 42 and 69, and found that higher anxiety was generally associated with shorter telomere length. The other report, &ldquoWork-related Exhaustion and Telomere Length: A Population-based Study,&rdquo led by Kirsi Ahola of the Finnish Institute of Occupational Health, found a similar correlation between work-related exhaustion, which they interpreted as an indicator of prolonged work stress, and telomere length in 2,911 men and women aged 30 to 64, with severe exhaustion associated with markedly shorter telomeres.

Again, it&rsquos important to remember that correlation does not equal causation, but perhaps these results at least offer a potential suggestion that we should all find a little more time to sit back and relax, something we should probably be doing regardless.


شاهد الفيديو: وثائقي عالم الاحياء الدماغ the brain l (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Launcelot

    إنه رائع ، إنها قطعة قيمة إلى حد ما

  2. Daniel

    رائع ، لقد أحببته

  3. Rodrik

    بالتاكيد. أنا متفق على كل ما سبق.

  4. Jamir

    رسالة مضحكة جدا

  5. Tremayne

    أنا متأكد من ذلك تمامًا.

  6. Garan

    في رأيي أنك مخطئ. يمكنني إثبات ذلك. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سنتحدث.



اكتب رسالة