Neues Licht auf die Blockierung Shiga und Toxine ricin — Und auf eine Ikone biologischen Prozess: CRISPR genomische Bildschirm zeigt neu erkannten Proteine, die Toxine müssen die Zellen eindringen

Min Dong, PhD, und sein Labor sind Experten in Gifte und wie man Sie bekämpfen. Sie haben herausgefunden, wie Clostridium difficile’s stärkste toxin dringt in die Zellen ein und konzentrierte sich auf die erste neue botulinum toxin identifiziert seit 1969. Nun, die Einstellung Ihrer Sehenswürdigkeiten auf Shiga und Toxine ricin, Sie haben nicht nur identifiziert potenzielle neue Linien der Verteidigung, aber auch neues Licht auf einen grundlegenden Teil Zellbiologie: Glykosylierung.

Die Studie, vor kurzem veröffentlicht in PLOS Biology, verwendet CRISPR/Cas9 Technologie zu erforschen, welche Faktoren in den Zellen sind notwendig für die Giftstoffe zu bekommen. Shiga-toxin, eine weit verbreitete Ursache von Lebensmittelvergiftungen, ist produziert von Shigella dysenteriae und einige E. coli – Stämme, wie O157:H7, die gelegentlich dazu führen, dass hämolytisch-urämisches Syndrom, eine schwere Nierenerkrankung, bei Kindern. Ricin ist eine pflanze toxin als bioterroristische.

Was tun Gifte müssen in einem Zell-rezeptor?

Shiga und Toxine ricin haben einen ähnlichen Wirkmechanismus einmal in unseren Geweben, die Zellen, mit der Fähigkeit, Proteine zu bilden. Zu bekommen, obwohl, verlassen Sie sich auf die verschiedenen Eingabe-Portale: Shiga-Toxine, eine Art von glykolipid (ein Fettsäure-Molekül mit einer angehängten Zucker) genannt, Gb3 als Ihr rezeptor, während ricins verwenden eine Vielzahl von Glykane (Zucker-Moleküle).

Aber darüber hinaus wenig bekannt war. Dong und ersten Autor Songhai Tian, PhD, Forscher in Boston Children ‚ s Hospital, Department of Urology, gehofft, um das Bild zu vervollständigen.

Das Forscherteam begann mit Shiga-Toxinen. Sie verwendet CRISPR/Cas9 Durchführung einer genomweiten screen. Der Bildschirm brachte systematisch löschen Gene eins zu eins in eine Zelle, Zeile, um zu sehen, ob der Verlust eines von Ihnen verhindert die Giftstoffe aus der Eingabe.

„Das war nicht früher möglich, weil der rezeptor für das toxin nicht gefunden in den meisten Zelltypen“, sagt Dong. „Songhai abgeschirmt viele verschiedene Zell-Linien ohne viel Erfolg, bis er Sprach mit unserem Nachbarn, Dr. Rosalyn Adam in der Abteilung der Urologie, der zufällig auch ein paar Blase-Krebs-Zell-Linien. Einer dieser entpuppt sich super empfindlich auf Shiga-Toxine, weil es ein hohes Maß an Gb3. Suche ein gutes cell-Modell war der erste Durchbruch in das Projekt.“

Der zweite Bildschirm, in leicht verfügbar HeLa-Zelllinien, sah für die Zell-Faktoren, die notwendig für ricin Toxizität.

„Die screen-Ansatz war sehr stark“, sagt Tian. „Es werden fast alle bekannten Risikofaktoren für beide Toxine, sowie einige neue Faktoren.“

Neue leads auf die Blockierung der Toxizität

Wenn Sie das team verglich die Ergebnisse der Shiga-und ricin-Bildschirme, Sie fanden zwei Faktoren, die beide toxin-Klassen erfordern, um in die Zellen einzudringen: die transmembranen Proteine TMEM165 und TM9SF2. Beide finden sich in der Zelle Golgi-Apparat, dessen Aufgabe es ist, zu ändern, und ein Paket von großen Molekülen aus der Zelle. Wenn entweder gelöscht wurde, werden die Zellen produziert reduzierte Mengen von einer Gruppe von Fett-Molekülen, den sogenannten glykosphingolipide, einschließlich Gb3.

TMEM165 und TM9SF2 sind zu allgemein in Ihrer Funktion dienen Sie als sichere Ziele versuchen, zu blockieren, die mit Drogen, aber Sie könnte den Weg weisen für andere inhibitorische Moleküle, die gezielt angesprochen werden können.

Ein drittes protein, LATMP4a, bietet mehr direkte Versprechen. Es ist insbesondere erforderlich für die Zellen zu machen, Gb3, den rezeptor verwendet, die von Shiga-toxin. „Dieses protein wurde nicht bekannt vor, und wir denken, es wäre eine sehr gute therapeutische Ziel für Shiga-Toxizität“, sagt Dong.

Aktualisierung der lehrbuch-Kapitel über die Glykosylierung

Dong ist begeistert, was das Werk uns zu sagen hat über die Glykosylierung — die Befestigung von Zucker, um große Moleküle wie Proteine und Lipide. Dieser grundlegende biologische Prozess ermöglicht es unseren Zellen zu schaffen, viel mehr unterschiedliche Moleküle mit vielfältigen Funktionen, über und jenseits von dem, was in unseren Genen verschlüsselt, und hat auch eine Rolle in der Krankheit.

„Wir verwendeten Toxine als eine Sonde zu verstehen, eine Schlüssel zellulären Prozess,“ Dong erarbeitet. „Die beiden neuen Golgi-Proteine identifiziert, die in unsere Bildschirme, TMEM165 und TM9SF2, wie die Regulierung der gesamten Umwelt in den Golgi-Apparat. Wir versuchen nun zu verstehen, was Sie sind Regulierung speziell.“

Dies ist nicht das erste mal, wenn man von Dong Giftstoff Untersuchungen hat sich bis etwas unerwartetes: die Arbeit auf C. difficile’s toxin B hat ergeben, eine potenzielle anti-Krebs-Strategie.