یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه کیوتو ، Stag3-Cohezin ، مجموعه یک کوئزین میتوزی جدید را کشف کرد ، که به ایجاد معماری DNA منحصر به فرد سلولهای بنیادی اسپرموتوژنی (SSC) کمک می کند ، که باعث سلولهای اسپرم می شود. این “سازمان دهندگان DNA” برای تولید اسپرم در موش ها بسیار مهم هستند: بدون STAG3 ، USSC ها به درستی متفاوت نیستند ، که منجر به باروری می شود. در انسان ، محققان دریافتند که SAGT3 در سلولهای ایمنی B و لنفوم های سلول B (نوعی سرطان خون) بیان شده و مسدود کردن آن باعث کاهش سرعت رشد این سلول ها می شود. این کشف می تواند درب استراتژی های جدید را برای درمان ناباروری و برخی سرطان ها باز کند.
در این مطالعه ، مؤسسه تحقیقاتی پیشرفته زیست شناسی انسانی (WPI-ASHBI) ، دانشگاه کیوتو (استاد دکتر ماساهیرو ناگانو) ، دکتر ماساهیرو ناگانو (بعداً ، استادیار استادیار و پژوهشگر فوق دکتری در پزشکی ماسولدا (سپس دانشجوی دکتری ، ، دستیار تحقیقاتی در Ashbi) نتایج این مطالعه منتشر شده است. زیست شناسی ساختاری و مولکولی طبیعت در ۲۵ اوت ۲۰۲۵ ، GMT در ساعت ۱۰:۰۰ (ساعت ۱۸:۰۰).
پیشینه
بدن ما حاوی انواع مختلف سلول است ، اما همه آنها حاوی DNA یکسان هستند. آنچه هر نوع سلول را منحصر به فرد می کند این است که چگونه این DNA تغییر ، بسته بندی ، تاشو و سازمان یافته است. به DNA به عنوان یک قسمت طناب بسیار طولانی فکر کنید. در هر هسته ، این طناب DNA باید حدود دو متر تاشو شود و در یک منطقه کوچکتر از عرض موهای انسان ذخیره شود. این تاشو با مرزهای ویژه ای به نام عایق سازماندهی شده است که مناطق مختلف DNA را از هم جدا می کند و ژن های آنها باز یا بسته می شود. مجتمع های پروتئین به شکل حلقه به نام کوبزین به عنوان بازیکنان کلیدی که این محدودیت ها را ایجاد می کنند ، خدمت می کنند. مجتمع های کوئزی به دو شکل اصلی تصور می شد: کوژین های میتوتیک (حاوی Rad21 Stag1 یا Stag2) و کوئزین های مایوتیک (حاوی Stag3 با Rec8 یا Rad21L).
سلولهای میکروب منحصر به فرد هستند زیرا DNA را به نسل های بعدی منتقل می کنند و در طول توسعه تغییرات زیادی در تاشو DNA دارند. این سلولها در طول توسعه در معرض سازماندهی مجدد بسته بندی DNA قرار می گیرند. به طور خاص ، یک روش منحصر به فرد برای سازماندهی DNA های USSCS با مرزهای ضعیف غیرمعمول وجود دارد ، اما دانشمندان نمی فهمند که این چگونه است.
یافته های اساسی
از آنجا که مجتمع های کوزین به مرزهای DNA کمک کرده اند و USSS قبل از ورود به میوز ، سلول های میتوز را تقسیم می کند ، در حالی که تیم تحقیقاتی تصمیم گرفت نقشه کند که پروتئین های مختلف کوژین در USSC های فرهنگی آزمایشگاهی یافت می شود و پروتئین های موجود در هر منطقه است. آنها دریافتند که RAD21 ، که به طور معمول با STAG1 یا STAG2 در محفظه سلول ها همکاری می کند ، با Stag3 همکاری کرده است. تصور می شد که این پروتئین قبلاً فقط در طول میوز کار کرده بود. تظاهرات ایمن سازی-حلقهولول (تکنیکی که تعریف می کند پروتئین ها به یکدیگر چسبیده اند) ، تأیید کرد که RAD21 و STAG3 یک مجموعه را تشکیل می دهند و نوع جدیدی از کوزی به نام stag3-coezin را نشان می دهند.
برای فهمیدن این مجموعه جدید ، محققان دو نوع USSC های اصلاح شده ژنتیکی را در شرایط آزمایشگاهی ایجاد کردند: یک مجموعه کاملاً فاقد STAG3 ، دیگری فقط حاوی STAG3 (بدون STAG1 یا STAG2) بود. آنها دریافتند که Stag3-Cohezi مسئول مرزهای DNA ضعیف غیرمعمول در USSCS است. مهمتر از همه ، در موش های گمشده stag3 ، USSC ها نمی توانند به طور مؤثر به مرحله بعدی رشد اسپرم از موقعیت های سلول های بنیادی حرکت کنند. این منجر به مشکل باروری شد ، که نشان می دهد Stag3-Cohezin بیش از سازماندهی DNA انجام داده و برای توسعه سلولهای میکروب مناسب بسیار مهم است.
با عملکرد STAG3 در سلولهای تقسیم شده میتوزی ، این تیم بررسی کرد که آیا می تواند در سایر انواع سلول های انسانی عمل کند. با تجزیه و تحلیل خوشه های داده بزرگ در انواع سلول های انسانی ، آنها دریافتند که STAG3 در سلولهای ایمنی B و در لیمپوم های B -Cell با نوعی سرطان خون بیان شده است. جالب اینجاست که مسدود کردن STAG3 باعث شده است که این سلولهای لنفوم در مطالعات آزمایشگاهی بسیار آهسته تر رشد کنند ، که نشان می دهد STAG3 می تواند به عنوان یک هدف ممکن برای تحقیقات آینده سرطان مورد بررسی قرار گیرد.
ظاهر
این مطالعه STAG3-Cohesin را به عنوان یک مجتمع پروتئین سازمان DNA جدید نشان داد که بسیار متفاوت از مجتمع های قبلاً شناخته شده کار می کند. با توجه به ویژگی های منحصر به فرد آن ، انتظار می رود تحقیقات بیشتری در مورد این مجموعه درک ما از نحوه کنترل فعالیت ژن از طریق سازمان DNA را بهبود بخشد. یکی از جالب ترین اکتشافات این بود که فقط تغییر سطح STAG3 می تواند نسبت سلولهای بنیادی را در آزمایش تغییر دهد. این یک مکانیسم جدید را تنظیم می کند که وضعیت USSC را در مرز بین تقسیم سلولی طبیعی و شروع میوز تنظیم می کند.
فراتر از سلولهای میکروب ، کشف مسدود کردن STAG3 باعث کاهش رشد سرطانهای سلولی B می شود که نشان دهنده نقش احتمالی SAGT3 در تحقیقات آینده سرطان است. اگرچه تحقیقات بیشتری برای آشکار کردن مکانیسم های قطعی مورد نیاز است ، این یافته ها اطلاعات جدیدی را ارائه می دهد که می تواند زیست شناسی سلول های بنیادی ، داروهای تولید مثل و درمان سرطان را پیش ببرد.
فرهنگ لغت
- سلولهای بنیادی اسپرماتوگونی (USSC): سلولهای بنیادی موجود در بیضه در خودسازی و در عین حال باعث ایجاد اسپرم می شوند.
- میتوز: فرآیندی که در آن یک سلول نسخه های مشابهی را تولید می کند و باعث سلول های دخترانه با همان دانش ژنتیکی می شود.
- میتوز: یک شکل خاص از تقسیم خاص برای سلولهای میکروب که در آن اسپرم یا تخم مرغ تولید می شود.
- عایق: “مرزها” در ساختار سه بعدی DNA. آنها به طور موثری ژنوم را به مناطق عملکردی جداگانه تقسیم می کنند و از تأثیر آن بر ژن ها جلوگیری می کنند (عناصر DNA که به باز کردن ژن ها کمک می کنند).
- سلولهای B: سلولهای ایمنی که نقش مهمی در تولید آنتی بادی در سیستم ایمنی بدن دارند.
- مجموعه کوهزین: یک مجموعه پروتئین به شکل حلقه ای که کروماتیت ها را در کنار هم نگه می دارد و به تنظیم DNA به چرخه های مورد نیاز برای میتوز کمک می کند.