Исследование обнаруживает неожиданный ответ на эстроген на уровне отдельных клеток

Группа исследователей из Медицинского колледжа Бейлора обнаружила, что не только отдельные клетки млекопитающих в популяции не могут синхронно реагировать на стимуляцию эстрогеном, но и отдельные копии генов, известные как аллели. Результаты, опубликованные в недавнем выпуске журнала Nucleic Acids Research , также показали, что ни уровень рецептора эстрогена, ни его статус активации не определяют асинхронные клеточные ответы.

Однако низкомолекулярный ингибитор выбранных корегуляторов эстрогена увеличивал реакцию отдельных аллелей на гормон, устанавливая ранее нераспознанный способ регуляции индуцированной эстрогеном активации гена на уровне отдельных клеток.

Эстроген — это тип стероидного гормона, который модулирует большое количество биологических функций как у мужчин, так и у женщин, регулируя активность сотен генов на клетку «.

Доктор Фабио Стосси, первый автор, доцент кафедры молекулярной и клеточной биологии и технический директор Центра интегрированной микроскопии в Бэйлоре

Многое известно о том, как эстроген вызывает свое действие. Он связывается с ядерным фактором транскрипции (рецептором эстрогена, или ER), который, в свою очередь, взаимодействует со специфическими последовательностями ДНК, облегчая набор корегуляторов, которые участвуют в регуляции экспрессии генов. Предполагалось, что этот процесс, вероятно, будет происходить одновременно во всех ER-содержащих клетках в популяции, стимулированной эстрогеном, но мало что было известно о том, как на самом деле реагируют отдельные клетки или отдельные копии одного и того же гена. Вот почему исследователи не ожидали этого открытия на уровне отдельных клеток.

Анализ отдельных клеток и аллелей

«В текущем исследовании мы работали с клеточными линиями рака груди человека, выращенными в лаборатории. С помощью молекулярного анализа и анализа изображений мы определили на уровне отдельных клеток и аллелей экспрессию двух хорошо изученных генов, GREB1 и MYC, активность которого регулируется эстрогеном », — сказал автор-корреспондент доктор Майкл А. Манчини, профессор молекулярной и клеточной биологии, а также фармакологии и химической биологии в Baylor. Манчини также является академическим директором давно действующего Integrated Microscopy Core (IMC) в Baylor и директором недавно созданного GCC Center for Advanced Microscopy and Image Informatics (CAMII), ресурса, финансируемого CPRIT в Бэйлоре и Техасском институте A&M. для биологических наук и технологий.

Исследователи инкубировали клетки в лаборатории и обработали их эстрогеном. Затем они посмотрели на экспрессию генов GREB1 и MYC в отдельных клетках и на экспрессию отдельных аллелей в каждой клетке. Как и ожидалось, они обнаружили, что эстроген активирует гены GREB1 и MYC быстро, в течение 15 минут, но был неожиданный и заметный асинхронный ответ на симуляцию гормонов как на уровне отдельных клеток, так и на уровне аллелей.

«Наш анализ показал, что активация генов клеток в популяции оказалась более случайной, чем мы ожидали. В отдельных клетках реакция каждой копии гена не зависела от реакции соседних клеток. В некоторых клетках не было аллелей гены были активны, тогда как клетки рядом с ними имели бы некоторые или все их копии активных генов », — сказал Стосси.

Тем не менее, исследователи объяснили, что, хотя эти результаты не были описаны ранее в биологии рецепторов эстрогена, они не были полной неожиданностью.

Исследования генетически идентичных бактерий показали, что при одинаковом лечении не все бактерии реагируют одинаково. Это называется фенотипической неоднородностью.

«Мы изучаем механизмы действия ER с помощью новейших методов визуализации / анализа с 90-х годов, с постоянным улучшением наших ресурсов по мере их разработки или выхода на рынок, но эти недавние исследования впервые раскрыли новые характеристики действия эстрогенов в клетках млекопитающих », — сказал Манчини. «Фенотипическая гетерогенность дает важную стратегию адаптации популяциям клеток, независимо от того, являются ли они злокачественными или нормальными. Если бы все клетки в популяции одинаково реагировали на вредный стимул, например, прекращением важной функции, то они не имели бы способность выжить. Но другой ответ может позволить некоторым клеткам выжить »

Что вызывает асинхронный ответ?

Следующие эксперименты были направлены на определение причин, вызывающих асинхронную активацию гена, запускаемую эстрогеном. Поскольку разработанные и использованные процедуры построения изображений и анализа изображений можно было использовать для полностью автоматизированных высокопроизводительных платформ визуализации / анализа в рамках IMC и CAMII, у нас была уникальная возможность изучить этот вопрос.

Во-первых, исследователи предположили, что клетки по-разному реагируют на эстроген, поскольку количество рецепторов эстрогена на клетку варьируется. Они были удивлены, обнаружив, что количество рецепторов эстрогена, экспрессируемых в клетках, не строго определяет, будет ли клетка активировать целевые гены. Затем исследователи исследовали, зависит ли клеточный ответ на эстроген от статуса активации рецептора эстрогена, используя связанный с пациентом конститутивно активный рецептор, но опять же, они не обнаружили корреляции.

Затем исследователи изучили возможность того, что корегуляторы эстрогеновых рецепторов участвуют в модуляции аллельной реакции на эстроген. Используя автоматизированные высокопроизводительные ресурсы IMC / CAMII, они протестировали набор низкомолекулярных эпигенетических ингибиторов и идентифицировали один, называемый MS049, ингибитор двух протеин-аргининметилтрансфераз, который заметно увеличивал ожидаемое количество активных аллелей на клетку при стимуляции эстрогеном. , специфичным для гена образом.

«Впервые мы смогли изменить природу эстрогенного ответа на уровне аллелей, указав, что существуют пути, которые служат реостатами для поддержания вариабельности ответа на стимул, предотвращая тем самым максимальное и единообразное поведение популяция клеток «, — сказал Стосси. «Эти данные свидетельствуют о том, что изменение активности корегуляторов может изменить вариацию аллель-за-аллельным гормональным ответам ген-специфическим образом».

Полученные данные позволяют по-новому взглянуть на сложную природу регуляции экспрессии генов в клетках млекопитающих.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *