Illustration av nukleärt F-aktin som arbetar för att omforma kärnan och organisera genomet. Kredit:Claudia Stocker VividBiology
När celler delar sig, de behöver bygga upp sin kärna och organisera sitt genom. Ny samarbetsforskning från University of Bristol visar hur celler uppnår detta genom den oväntade utplaceringen av filamentöst aktin (F-aktin) till kärnan.
Forskningen, publiceras online i Naturens cellbiologi , ger det första beviset att aktinpolymerisation i kärnan hjälper till att omforma kärnan och omorganisera genomet efter celldelning (mitos).
Hos däggdjur, inklusive människor, cellkärnan packar och skyddar arvsmassan. När mänskliga celler delar sig, kärnan delas upp för att tillåta segregering av kromosomerna. När kromosomsegregeringen är klar, nya celler behöver återuppbygga sin kärna och organisera sitt genom. Denna process, även om det är nödvändigt för livet, var dåligt förstådd.
Detta arbete är i samarbete med professor Robert Grosses laboratorium (University of Marburg, Tyskland), som avslöjade bildandet av övergående och mycket dynamiskt F-aktin i kärnan av dotterceller när de börjar återuppbygga sin kärna efter mitos. Polymerisationen av aktin (F-aktin) sker lätt i cellernas cytoplasma; där den fyller en mycket viktig funktion för att kontrollera cellformen och göra det möjligt för celler att krypa runt. Upptäcker detta övergående och dynamiska F-aktin i kärnan strax efter celldelning, gav en antydan om att det kan krävas för att återuppbygga kärnan och omorganisera genomet.
Cellavbildningsmetoder utvecklade och tillämpade i denna undersökning. Fluorescens livstidsavbildningsmikroskopi (FLIM), Elektronmikroskopi (EM), Atomkraftsmikroskopi (AFM). Kredit:University of Bristol
Alice Sherrard medförfattare till denna studie och doktorand med Dr Abderrahmane Kaidi, utvecklat och implementerat kompletterande och tvärvetenskapliga metoder för att visualisera kärnstruktur och genomorganisation efter celldelning. Därvid, Alice avslöjade att avbrott i bildandet av F-aktin resulterar i att celler misslyckas med att expandera sin kärnvolym samt deras oförmåga att dekomprimera sitt genom. På grund av dessa defekter, celler blir ineffektiva när det gäller att hämta genetisk information kodad i deras DNA; Således, de delar sig långsammare.
Chefsutredare Dr Abderrahmane Kaidi, en specialist i cancerbiologi vid University of Bristols School of Cellular and Molecular Medicine, säger att denna upptäckt främjar vår grundläggande kunskap om genomreglering i rum och tid, och kan ha stora konsekvenser för att förstå cancer och degeneration.
"Denna forskning belyser vikten av spatiotemporal kontroll av genomets organisation för normal cellfunktion, och vi fortsätter att definiera principerna som reglerar dessa processer och deras inverkan på cancer och degeneration, sa Dr Kaidi.
