La dynamique des pores nucléaires du cancer du colon est capturée par HS-AFM


  

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IMAGE: MLN8237 traitement des cellules cancéreuses a provoqué une déformation et une perte de la barrière FG-Nups. On a également constaté que le diamètre intérieur du pore nucléaire a changé de 86 ± 13 nm …
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Crédit: Université Kanazawa

  

[Background]
L'une des principales raisons de la mortalité par cancer est causée par le comportement hautement invasif des cellules cancéreuses, qui est souvent attribuable à une métastase agressive. La métastase est facilitée par divers facteurs de croissance et des cytokines sécrétées à partir de cellules du système immunitaire, qui fonctionnent à travers diverses voies de signalisation. Remarquablement, ces voies de signalisation entrent dans le noyau à travers le complexe de pores nucléaires (NPC), qui est censé agir comme portier du noyau. NPC est en fait une nanomachine composée de copies multiples d'environ 30 protéines différentes, collectivement appelées nucleoporine. Bien que les petites molécules puissent passer par les pores nucléaires plutôt librement, des molécules supérieures à 40 kDa ne pourraient le faire efficacement qu'en se liant à des protéines transportrices spécifiques qui interagissent avec FG-Nups (les nucléoporines ont des unités récurrentes de deux acides aminés, qui sont la phénylalanine ( Qui est souvent appelé "F") et glycine, "G") qui sont les protéines tentacules ayant des rôles spécifiques et de sélection dans le transport des pores. Bien que des modèles différents soient proposés, comment FG-Nups participe exactement au transport du noyau-cytoplasme reste largement inconnu. Néanmoins, l'évaluation concomitante des structures et de la dynamique nanoscopiques a été techniquement inviolable, situation qui prévaut dans la recherche sur la biologie cellulaire. La visualisation directe de la dynamique NPC à la résolution à l'échelle nanométrique était une "mission impossible".

[Results]
L'équipe de recherche de l'Université de Kanazawa a étudié cette question importante et a obtenu les résultats révolutionnaires grâce à l'imagerie combinée de cellules vivantes à haute résolution, à la microscopie électronique et à l'AFM à grande vitesse (HS-AFM) développé par eux-mêmes pour étudier l'espace nanoscopique natif et temporel Dynamique dans les structures NPC dans les cellules cancéreuses du côlon.

1. D'abord, ils ont généré des lignées cellulaires stables NPC exprimant GFP (protéine fluorescente verte) et confirmées par microscopie fluorescente.

2. Ensuite, ils ont isolé l'enveloppe nucléaire hautement purifiée qui a été confirmée par l'utilisation de microscopie électronique à coloration négative et microscopie confocale.

3. Ensuite, ils ont commencé à observer des changements spatiotemportaux à une échelle de millisecondes et nanomètres de la structure NPC d'état natif dans les cellules cancéreuses du côlon en combinant l'imagerie cellulaire vive haute résolution et le microscopie électronique.

4. Notamment, ils ont effectué l'observation de l'enveloppe nucléaire vivante et des pores nucléaires en utilisant HS-AFM.

L'équipe de recherche de l'Université Kanazawa a réussi à imaginer la dynamique des protéines NPC dans les cellules cancéreuses, qui sont les éléments constitutifs du pore nucléaire, pour la première fois dans le monde (figure 1). MLN8237 / alisertib, un inducteur apoptotique et autophagique, est actuellement sous plusieurs essais cliniques sur le cancer. On a signalé que ce médicament inhibait l'expression et les activités de la nucléoporine. Ils ont visualisé les FG-Nups indigènes et traités par le médicament par HS-AFM. En particulier, les FG-Nups prolongés et rétractés ayant une apparence d'araignée araignée ont été perdus dans des échantillons traités par un médicament (figure 2). L'équipe de recherche a conclu que via HS-AFM, ils ont visualisé la déformation et la perte de la barrière des pores nucléaires FG-Nups qui pourrait être le premier code nano mourant découvert dans le monde.

[Significance]
La présente étude menée par l'équipe de recherche de l'Université de Kanazawa a permis de visualiser la structure et la dynamique du pore de la membrane nucléaire à l'échelle nanométrique, et il est démontré que la déformation et la perte de la barrière des pores de la membrane nucléaire seraient l'un des codes mourants des cellules cancéreuses. Ces résultats justifient un nouveau paradigme dans notre compréhension du transport nucléaire, qui a jusqu'à présent été un problème énigmatique dans l'ensemble du domaine de la nano-médecine et de la biologie cellulaire. Les résultats actuels sont basés sur la technologie courante de bio-imagerie développée à l'Université Kanazawa.
Cette étude implique énormément d'utiliser le HS-AFM dans une application médicale – agissant comme une nouvelle «nano-endoscopie» pour visualiser les interactions organiques intra-cellulaires (comme les nucléus et les pores nucléaires) dans les cellules cancéreuses et d'autres maladies.

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