Dies ist ein neuron auf Nikotin: Nikotin funktioniert innerhalb der Zellen zu verstärken sucht

Wenn eine person nimmt einen Zug von einer Zigarette, Nikotin flutet in das Gehirn, aufrastbar auf Rezeptoren auf der Oberfläche von Nervenzellen und produziert Glücksgefühle. Aber Nikotin nicht bleiben einfach auf der Oberfläche von Zellen — das Medikament tatsächlich durchdringt in neuronalen Zellen und verändert Sie von innen heraus. Nun, ein team von Wissenschaftlern entwickelt ein protein-sensor, leuchtet in der Gegenwart von Nikotin, so dass die Forscher beobachten Nikotin, die Bewegungen in den Zellen und verraten mehr über die Natur der Nikotinabhängigkeit.

Die Arbeit wurde unter Leitung von Henry Lester, professor der Biologie bei Caltech und zuvor gastwissenschaftlerin am Janelia Research Campus des Howard Hughes Medical Institute (HHMI). Ein Papier beschreibt die Forschung erscheint online am 4. Februar in der Zeitschrift für Allgemeine Physiologie. Lester ist auch ein verbundenes Mitglied der Fakultät der Tianqiao und Chrissy Chen Institut für Neurowissenschaften am Caltech.

Das endoplasmatische Retikulum ist das äquivalent einer Zelle, die Fabrik-und Lager-der Ort, wo die Proteine synthetisiert und verpackt werden, um transportiert werden zu verschiedenen anderen Standorten sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle. Nikotinsäure-Rezeptoren (nAChRs) sind unter diesen Proteinen; nachdem er hergestellt im endoplasmatischen Retikulum, Sie Reisen dann auf der Oberfläche der Zelle. Wenn Nikotin-Moleküle in den Körper gelangen, Sie Reisen durch den Blutkreislauf und erreichen die Zellen des Gehirns, wo Sie sich treffen die nAChRs auf der Oberfläche dieser Zellen. Dies löst die Zellen‘ Prozesse auf die Freigabe der Chemikalien, der Belohnung und des Glücks.

Was passiert, wenn Nikotin ist umgezogen in die Zellen, jedoch nicht gut verstanden worden. Lester und die anderen zuvor festgestellt, dass einige nAChRs bleiben in der „Galerie“ — endoplasmatischen Retikulum — wo Sie auch binden kann, um Nikotin. In der Hoffnung um Einblicke in die Nikotin – Wirkung in den Zellen, Lester und sein team entwickelten ein tool namens ein biosensor zu visualisieren, wo das Medikament sammelt sich im inneren der Zellen. Der biosensor besteht aus einem speziellen protein, das sich öffnen und schließen, wie eine Venus-Fliegenfalle und einem inaktivierten fluoreszierenden protein. Der sensor ist entworfen, um in der Nähe um Nikotin, und diese dann aktiviert das fluoreszierende protein zu glühen hell, die anzeigt, wo die Nikotin-Moleküle befinden und wie viele vorhanden sind.

Wissenschaftler können die Biosensoren in bestimmten teilen einer Zelle-in dieser Arbeit, Sie befinden sich im endoplasmatischen Retikulum und auf den Zellen Oberflächen — und beobachten Sie Leuchten, wie Nikotin überschwemmungen in.

Durch die Erstellung von Filmen von Zellen mit Biosensoren in einem Labor Gericht, das team hat entdeckt, dass Nikotin tritt in das endoplasmatische Retikulum, in ein paar Sekunden erscheinen außerhalb einer Zelle. Außerdem, das Nikotin Ebenen sind mehr als genug, um Einfluss auf nAChRs während Ihrer Montage und zusätzliche Chaperon-nAChRs auf Ihrem Weg an die Zelloberfläche. Als Ergebnis, die Neuronen sind mehr empfindlich auf das Nikotin, das erhöht die dankbare Gefühle nach dem einen Zug an einer Tabak-Zigarette oder e-Zigarette. In anderen Worten, je mehr eine person Raucht, desto mehr schnell und einfach der Raucher bekommt eine Nikotin buzz. Dies ist Teil der nikotinsucht.

Während die Filme, die nun den Fokus auf isolierten Neuronen im Labor wollen die Wissenschaftler ermitteln, ob Nikotin die intrazellulären Bewegungen sind ähnlich wie in den Nervenzellen lebender Mäuse. Darüber hinaus sind die Entwicklung von Biosensoren für andere Drogen, wie Opioide und Antidepressiva, zu beobachten, wie diese verbindungen interagieren innerhalb und außerhalb der Zellen.

Das Papier mit dem Titel „Bestimmung der Pharmakokinetik von Nikotin-Drogen im Endoplasmatischen Retikulum Mit Hilfe von Biosensoren.“ Erster Co-Autoren sind Amol Shivange, früher ein Caltech-Postdoc-Stipendiat und jetzt bei Novozymes in Bangalore; Philip Borden des Janelia; und Caltech graduate student Anand Muthusamy. Neben Lester, andere Autoren sind Caltech Postdoc-Wissenschaftler Aaron Nichols, Kallol Bera, Matthew Mulcahy, und Saidhbhe O ‚ Riordan; Huan Bao und Edwin Chapman von der University of Wisconsin; Ishak Bishara, ehemaliger Praktikant in der Lester-Labor; ehemalige Caltech Bachelor-Janice Jeon (BS ’18); Bruce Cohen, senior scientist in der Lester-Labor; Charlene Kim, research technician assistant in der Lester-Labor; Dennis Dougherty, der George Grant Hoag Professor der Chemie am Caltech und Direktor des Beckman Institute; Jonathan Marvin von Janelia; und Loren Looger des Janelia. Gefördert durch die Nationalen Institute der Gesundheit, des Kalifornien-Tabak-Related Disease Research Programm, das California Institute für Regenerative Medizin, das Gehirn & Behavior Research Foundation, HHMI, Della Martin Stiftung, Louis und Janet Fletcher, und Caltech Summer Undergraduate Research Fellowship Spender.

Wie funktioniert cancer Ausbreitung? Forscher lokalisieren ein gen, das betrifft die Zell-zu-Zell-Kommunikation führt zu der Erkrankung

Wie funktioniert cancer Ausbreitung? Während des Studiums der menschlichen Gehirn-Tumor-Zellen, eine Gruppe von Wissenschaftlern am Forschungsinstitut der McGill University Health Center (RI-MUHC) fand einige Antworten auf diese wichtige, aber noch unbeantwortete Frage. Sie blickte auf ein gen namens EGFRvIII, die in Patienten mit Glioblastom — eine sehr aggressive form von Hirntumoren, die sich schnell und ist schwer zu behandeln.

In dieser Studie, Dr. Rak und seinem team erforscht, wie Krebs-verursachenden Gene-auch bekannt als Onkogene — wie EGFRvIII zu ändern, den Inhalt der ausgetauschten Nachrichten zwischen den Zellen. Die Ergebnisse der Studie wurden veröffentlicht in der print-Ausgabe der Zeitschrift Molecular & Cellular Proteomics.

„Krebszellen angreifen, uns in ‚bands‘, aber um effektiv zusammen arbeiten, müssen Sie kommunizieren“, sagt führen Autor, Dr. Janusz Rak, ein leitender Wissenschaftler in der Kind-Gesundheit und Menschliche Entwicklung Programm des RI-MUHC und ein professor in der Abteilung von Kinderheilkunde, Abteilung für Experimentelle Medizin an der McGill University. „Ein Weg, können Sie dies tun, ist über winzige Blase-ähnliche Strukturen genannt extrazelluläre Vesikel (EVs) oder exosomen. EVs sind gefüllt mit aktiven Proteinen, die Funktion als Nachrichten pendelte zwischen Zellen.“

Ein gen, das macht die Zellen ’sprechen eine andere Sprache“

Dr. Rak und sein team fanden, dass das Onkogen EGFRvIII, löst Krebs macht auch die Zellen „sprechen eine andere Sprache“.

„Die Proteine im EFD können sich ändern Zelle Verhalten, zum Beispiel, können Sie machen Sie dringen in Gewebe oder metastasieren. Als EVs senden diese Proteine zwischen den Zellen, einige von Ihnen interpretieren dies als ein signal, aggressiver sein-und dies ist ein wichtiger Teil von dem, was Krebs wirklich ist“, erklärt Dr. Rak, wurde die Untersuchung der Krebs-Ausbreitung Mechanismus für mehr als 20 Jahre.

„Was ist erstaunlich ist, dass eine einzelne Krebs-verursachende gen, EGFRvII ändern kann Hunderte Proteine, die in EVs, völlig verändern die Nachrichten, dass diese Zellen senden zu einer anderen“, fügt er hinzu.

Die Blockierung der Zell-zu-Zell-Kommunikation, um Krebs zu bekämpfen

Diese Forschung hält viel Versprechen für die Wissenschaftler auf der Suche nach Möglichkeiten zur Eindämmung der Ausbreitung von Krebs durch die Blockierung der EVs-von der übermittlung von Nachrichten zwischen Krebszellen.

„Unsere Arbeit schlägt auch vor, dass verschiedene Onkogene können unterschiedliche Auswirkungen auf die Zelle-zu-Zelle-Kommunikation und über die Art und Inhalte der EVs, dass die Krebszellen release oder empfangen; wir müssen wissen, wie diese Werke für die Zukunft zu entwickeln Therapien“, sagt Dr. Dongsic Choi, erste Autor der Studie und ein postdoctoral research associate Dr. Rak Labor, der die Studie mit einem neuartigen instrument Dank des Montreal Children ‚ s Hospital Foundation.

EVs, die erkannt werden können, die in Blutproben, die bereits verwendet wird, um die diagnose Krebs. Der EV-assoziierten Proteinen entdeckt, die von Dr. Rak-team könnte verwendet werden, um tests entwickeln und maßgeschneiderte Behandlungen für Patienten mit Glioblastom in der Zukunft.

Glioblastoma multiforme, die auch als Glioblastom, die am häufigsten bei Erwachsenen im Alter von 45 bis 70 und hat eines der schlechtesten überlebensraten von Krebs. Etwa 1.000 Kanadier diagnostiziert werden jedes Jahr mit einem Glioblastom, und nur vier Prozent der Patienten überleben fünf Jahre oder mehr. Die genauen Ursachen von glioblastomen sind noch unbekannt.

Dr. Rak früheren arbeiten auf Krebs abgeleitet EVs war anerkannt, Québec Zeitschrift Science als wissenschaftliche Entdeckung des Jahres 2008.