Amarengo

Articles and news

Andres M. Lebensohn, Ph. D.

Oversikt:

Vi er fascinert av språket som celler bruker til å kommunisere med hverandre. Under embryonisk utvikling mottas utskilles signaler av celler og dekodes gjennom kaskader av biokjemiske reaksjoner kalt cellesignalveier for å utføre mange cellulære programmer, inkludert selvfornyelse, differensiering, migrasjon og apoptose. Lignende celle-til-celle kommunikasjonsmekanismer brukes av stamceller for å opprettholde og regenerere de fleste vev av voksne organismer. Bemerkelsesverdig orkestrer bare et dusin eller så signalveier de tusenvis av instruksjonene som kreves for å forvandle et befruktet egg til et menneske, og dette tallet har ikke endret seg betydelig under utviklingen av enkle multicellulære organismer til komplekse dyr. I stedet har signalveier utviklet ytterligere reguleringsmekanismer lagt på konserverte kjernemoduler som gir dem nye biologiske funksjoner.

det langsiktige målet med vår forskning er å forstå hvordan signalveier brukes, gjenbrukes og ombygges for å drive de utallige forskjellige cellulære prosessene som gir opphav til vev og organer under embryonisk utvikling, og opprettholde dem i voksenlivet. Vi søker å oppdage nye reguleringsmekanismer og forstå molekylært hvordan de endrer signalutfall. Siden disse samme signalveiene kan forårsake ødeleggende sykdommer når de blir dysregulert, vil forståelsen av deres funksjonelle diversifisering også åpne nye og mer selektive terapeutiske veier.

Vi har begynt å ta opp disse spørsmålene ved å studere WNT-signalering, en grunnleggende vei som koder for posisjonsinformasjon hos dyr, orkestrerer mønster og morfogenese under embryonisk utvikling, og fremmer vevfornyelse og regenerering hos voksne. Dysregulering AV WNT-signalering har vært involvert i mange sykdommer, inkludert utviklingsmisdannelser, skjelett-og tannabnormaliteter, kardiovaskulære og nevrodegenerative lidelser, diabetes og mange typer kreft. Til tross for intensiv forskningsinnsats er det fortsatt INGEN FDA-godkjente legemidler for å behandle wnt-drevne svulster.

vår forskningsstrategi begynner med identifisering av nye WNT-pathway-komponenter gjennom kraftige genetiske skjermer i dyrkede haploide humane celler (Lebensohn et al., eLife 2016). VI bruker EN kombinasjon AV CRISPR-basert genetisk analyse, cellebiologi og biokjemi for å dissekere nye signalmekanismer (Lebensohn et al., eLife 2016; Lebensohn & Rohatgi, eLife 2018). Vi undersøker disse mekanismene i celler, organoide kulturer og dyremodeller for å belyse hvordan regulatoriske tillegg til banen gir opphav til forskjellige fysiologiske utfall, og hvordan feil i disse prosessene forårsaker sykdom. Basert på denne forståelsen håper vi å utarbeide mer selektive strategier for å målrette svulster drevet av dysregulering AV WNT-signalering.

Forskningsprosjekter:

Nye reguleringsmekanismer I wnt-signalering:

Gjennom frem genetikk skjermer i haploide humane celler som har en fluorescerende reporter AV WNT-signalering, oppdaget vi regulatorer av den intakte banen, så vel som de som selektivt kreves for å opprettholde onkogen signalering. Denne studien (Lebensohn et al., eLife 2016) besto av syv genom-brede skjermer som systematisk forhørte banen, inkludert skjermer for positive, negative og dempende regulatorer av ligand-indusert signalering, samt suppressorskjermer etter forstyrrelse av nøkkelregulatorer som ofte muteres I WNT-drevne svulster, som for eksempel tumor suppressor APC. En komparativ analyse av skjermene viste nye regulatoriske mekanismer for ligandmottak, signaltransduksjon og transkripsjonell aktivering. Følgende forskningsprosjekter tar sikte på å belyse noen av disse nye reguleringsmekanismer og evaluere deres terapeutiske potensial.

1) transkripsjonsfaktoren TFAP4 er en ny begrensende komponent I wnt-signalveien.

våre genetiske skjermer avdekket en grunnleggende helix-loop-helix leucine glidelås transkripsjonsfaktor kalt TFAP4 som en potensiell regulator AV wnt-signalering. Vi har vist AT TFAP4 virker nedstrøms for b-catenin, den viktigste transkripsjonelle koaktivatoren i WNT-banen, og er en begrensende komponent av banen. Videre kan overskytende TFAP4 fremme ektopisk aktivering AV wnt-signalering under Xenopus laevis-utvikling, noe som forårsaker dannelsen av en sekundær kroppsakse. Interessant ER tfap4-uttrykk tett knyttet til malignitet i gastrointestinale kreftformer: TFAP4 er oppregulert i kolorektal kreft, hvor den medierer epitel-mesenkymal overgang (EMT) og metastase, og dens nedregulering i magekreftceller hemmer proliferasjon, induserer cellesyklusstans og fremmer apoptose. Vi vil dissekere den molekylære mekanismen SOM tfap4 regulerer wnt-signalering, og evaluere potensialet som et terapeutisk mål.

2) en ny mekanisme som styrer b-catenin transkripsjonell aktivitet uavhengig av protein overflod.

en dyprotet antagelse I wnt-signalering er at transkripsjonsresponser er uløselig knyttet til kontrollen av b-cateninproteinoverflod, det viktigste regulerte trinnet i banen. Proteinet Axin2 er et sentralt stillas i destruksjonskomplekset som retter seg mot b-catenin for proteasomal nedbrytning. Vår genetiske analyse viste at en avkortet Form Av Axin2 avkobler b-catenin protein overflod fra sin transkripsjonelle aktivitet. I konstruerte celler som har dette avkortede Allelet Av Axin2, akkumuleres b-cateninprotein normalt etter stimulering med WNT, og likevel reduseres transkripsjonsaktiviteten med over 80%. Vi vil forfølge en detaljert mekanistisk forståelse av dette fenomenet, og evaluere potensialet som en terapeutisk strategi for å redusere onkogen signalering i svulster der b-catenin akkumuleres aberrant på grunn av mutasjoner som gjør det ute av stand til å bli degradert.

Nye reguleringsmekanismer I r-spondin-signalering:

NOEN WNT-responser under embryonisk utvikling og i stamcellerom avhenger av et andre signal fra r-spondin-familien av utskillede vekstfaktorer, som bare er tilstede hos vertebrater. R-spondiner er viktige regulatorer AV WNT-signalstyrke, men mekanismene som de transduserer signaler er ikke fullt ut forstått, og hvordan de fire forskjellige medlemmene av familien styrer forskjellige fysiologiske funksjoner er ukjent. Vi oppdaget At R-spondiner 2 og 3 unikt kan potensere WNT-signalering i celler som mangler deres eneste kjente celleoverflatereceptorer, LGRs 4-6, gjennom en alternativ interaksjon med heparansulfatproteoglykaner (Hspgs) (Lebensohn & Rohatgi, eLife 2018). Dette funnet er transformativt fordi LGRs ble antatt å være nødvendig for å transdusere Alle R-spondinsignaler og dermed bestemme deres handlingssted, men nå vet vi at R-spondiner også kan signalere i vev hvor LGRs ikke uttrykkes. Følgende forskningsprosjekter tar sikte på å belyse molekylære mekanismer og fysiologiske funksjoner AV ‘lgr-uavhengig’ signalering Av R-spondiner.

3) Molekylære mekanismer FOR lgr-uavhengig signalering Av R-spondiner 2 og 3.

et sentralt spørsmål angående enhver signaltransduksjonsmekanisme er hvordan binding av liganden til reseptoren kommuniserer signalet over plasmamembranen og inn i cellen. I den rådende modellen utløser samtidig binding Av R-spondiner til DERES lgr-reseptorer Og til transmembrane e3 ubiquitin ligaser ZNRF3 ELLER RNF43 deres internalisering. DETTE forhindrer ZNRF3 og RNF43 fra å målrette wnt-reseptorer for ubiquitin-mediert nedbrytning, og dermed øke deres overflod på celleoverflaten og øke følsomheten FOR WNT-ligander. Vi vil undersøke Hvordan R-spondiner 2 og 3 transdusere signaler i fravær Av LGRs gjennom sine alternative HSPG reseptorer for å forsterke WNT signalering.

4) Fysiologiske roller FOR lgr-avhengig og lgr-uavhengig signalering Av R-spondiner under embryonisk utvikling og i stamceller.

Genforsterkninger etterfulgt av neo – eller subfunksjonalisering av forskjellige genfamiliemedlemmer ligger til grunn for mye av den funksjonelle diversifiseringen som genereres under evolusjonen. Ennå, paralogues er ofte ansett for å være overflødig, og drastisk forskjellige fenotyper som følge av deres tap er rett og slett tilskrives vev-spesifikke mønstre av uttrykk. Dette er den rådende oppfatningen om de fire medlemmene Av r-spondin-familien, som forsterker WNT-signalering under embryonal utvikling og i voksne vevstamceller. Imidlertid kan de markant distinkte fenotypene forårsaket av tap av forskjellige R-spondiner eller DERES lgr-reseptorer også skyldes iboende forskjeller i kapasiteten til Disse R-spondinene til å signalisere GJENNOM lgr-avhengige og lgr-uavhengige mekanismer. Vi vil avgjøre i hvilke sammenhenger disse to signalmodusene brukes under utvikling, vevshomeostase og regenerering. Vi vil også undersøke hvilke unike egenskaper som gjør de to forskjellige signalmodusene spesielt egnet til deres fysiologiske funksjoner.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.