北卡羅來納州教堂山——我們身體中的每個細胞都需要一個燃料來源來生長和分裂以維持生命。大多數(shù)細胞更喜歡含高能量糖的燃料來源，但很多時候我們的細胞發(fā)現(xiàn)自己供不應求，必須尋找其他能量來源來維持基本功能以維持生命。隨著大多數(shù)生物體經(jīng)歷盛宴和饑荒，細胞已經(jīng)進化出對不斷變化的營養(yǎng)環(huán)境做出快速反應的方式。UNC 醫(yī)學院生物化學和生物物理學系臨時主席Brian Strahl 博士的實驗室揭示了細胞如何做到這一點的更多細節(jié)，深入了解細胞表觀遺傳學影響生物學和疾病的基本方式。
這項發(fā)表在Genes & Development 上的研究對癌癥研究具有重要意義，因為它解釋了細胞如何在沒有高能量來源的情況下轉錄基因的悖論的一部分，這種情況在癌癥中出現(xiàn)并且多年來一直困擾著研究人員。
在細胞擁有大量能量的情況下，生物體會產(chǎn)生高能分子，為細胞的生長和分裂提供燃料。事實上，癌細胞的一個特性是獲得大量的糖來養(yǎng)活癌癥的生長。相比之下，當細胞耗盡這些“首選”能源時，它們會轉向其他方式(或代謝系統(tǒng))來創(chuàng)造能量以維持生命。與節(jié)食的情況一樣，細胞會在禁食時分解脂肪。細胞能夠很好地應對不斷變化的營養(yǎng)環(huán)境。
“但細胞如何適應這些變化并啟動其專門的基因表達程序以處理細胞在營養(yǎng)通量下創(chuàng)造的新工作是該領域的一大謎團，”該論文的高級作者兼 Oliver Smithies 研究員 Strahl 說。在 UNC-教堂山。為了研究細胞是如何做到這一點的，Strahl 的實驗室應用了一種專門的實驗室系統(tǒng)，使它們能夠在一個可以精確控制可用能源的腔室中培養(yǎng)一種天然存在的酵母。通過這樣做，他們能夠迫使酵母經(jīng)歷他們可以輕松研究的盛宴和饑荒的波浪。盛宴和饑荒的浪潮導致代謝變化的浪潮，這使研究人員能夠檢查基因水平上發(fā)生的事情的細節(jié)。
所有細胞都具有相同的遺傳信息或生命藍圖，但以不同的方式使用這些信息來創(chuàng)造特殊的功能——例如，創(chuàng)造不同的細胞類型或組織——甚至處理環(huán)境的變化，如能量通量。數(shù)十年的研究表明，在基因組藍圖中激活不同基因的方式是通過向包裹我們 DNA 的稱為組蛋白的蛋白質添加少量化學物質(或分子標簽)?；瘜W信號或標簽有助于推動 DNA “打開”并打開基因或“關閉”并關閉基因。然而，人們對營養(yǎng)物質的變化如何有效地與基因組“對話”以指示基因表達的變化知之甚少。
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