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体内研究强大让研究人员“生活中的”窥生物过程

SYGL-1 (pink) and LST-1 (orange) proteins are expressed in the germline stem cell pool at the distal tip 的 the C。线虫 gonad. These key stem cell regulators link GLP-1/Notch signaling from the niche with the downstream RNA regulatory network that controls stem cell self-renewal 和 differentiation.

许多研究人员在生物化学的澳门太阳赌城-最新网址部门的大学进行 体内 生化研究。意思是“生活中,”这些研究着重了解一个特定的分子过程在整个生物体的上下文中,而不是在一个人工组织,培养细胞,或试管中分离它,称为 体外.

科学实验的两种方法是强大的,每个人都有其优点和缺点,但随着基因编辑技术,如CRISPR的到来, 体内 研究都是开裂开放激动人心的新方式了解生物发生了什么事情在基因和分子水平。这些研究人员利用模式生物,例如果蝇 果蝇 - 就像在助理教授的实验室 吉尔wildonger - 和 秀丽隐杆线虫,微观蠕虫 - 象教授的实验室 朱迪思·金布尔.

这些微生物允许科学家们研究的基本过程 体内 并就这些进程中人类一样大的生物体是如何工作的推论。其他教职员工谁是执行 体内 研究包括教授 韦斯屈体艾伦attie,谁使用小鼠在他们的研究模型。他们研究类似分别维生素调控和糖尿病领域。 体内 也可以被解释为在一个完整的细菌或真菌细胞的工作,如与副教授的情况下 亚伦霍斯金斯在酵母中的工作。

In this Q&A, biochemistry faculty Kimble and Wildonger share what this type 的 study entails both broadly in the department 和 in their research.

问:什么模式生物,你在你的研究和使用贵实验室执行什么样的研究?

Image 的 C。线虫, a microscopic worm, stained with different colors.
 C。线虫 是用于干细胞的优良模型
 发展。一个受体(红色)被表示
 在生殖系干细胞的表面上的
 其中它响应性腺的远侧尖端
 从利基信号激活
 其它基因的表达。萨拉图像
 克里滕登。

金布尔: 非常广泛,我的铲球实验室在动物发展的基本问题。 C。线虫 具有相同的基本组织类型作为一个人,而是整个动物仅由约1000个细胞组成,它具有超高速遗传操作进行为期三天的生命周期,它是透明的强大的成像。动物细胞如何让一个神经细胞或肌肉或生殖细胞的秘密是平易近人。我的实验室的特殊重点是了解调节干细胞如何建立一个组织中的分子和网络。

wildonger: 我们正在研究如何蛋白质,细胞器和分子在合适的时间在神经元周围移动,并获得了正确的地方。我们用 果蝇或果蝇幼虫,对这项工作,因为它让我们来看看如何电机及其货物的神经元内完整有机体中定位的机会,这是非常困难的事情,比方说,一个很模糊的鼠标。

问:为什么 体内 研究非常有用和强大在您的研究?

金布尔: 当我们在20世纪80年代初开始我们的研究,没有人在这个世界知道太多澳门太阳赌城什么分子调节动物发育。我们与分子生物学基因手术刀一起让我们和其他人采取了大体相同的方法,找到首次许多重要分子。而值得注意的是,我们发现的分子来控制干细胞的蠕虫还可以控制它们在人体中,可引起多种人类疾病,包括癌症,当他们去错了。真正的突破是解决简单的和听话的动物这些关键问题。现在CRISPR,我们可以设计精确的突变,并采取我们 体内 认识到一个全新的水平。 CRISPR一直是革命性的 - 我们只在几年前没能做到这一点,这是惊人的。

Image 的 a fruit fly 胚胎染色 to show microtubles 和 neurons as bright colors.
从wildonger实验室这个图像是 果蝇 胚胎染色
用抗体,以查看某些microbtubles和神经元。通过图像
布赖恩·詹金斯。

wildonger: 果蝇幼虫是透明的,所以我们可以在神经元及其货物直视。有些人与哺乳动物的神经元,而不是苍蝇的工作,但其中大部分都被取出细胞培养在培养皿中。但你失去了 体内 上下文。你所看到的菜可能不是什么在复杂的细胞实际发生的情况。我们也有像CRISPR大量的遗传工具,使我们能够进行精确的遗传编辑,看看它们的效果 体内 在苍蝇。我们可以真正了解电机在神经元实时完整有机体中发挥作用。

问:如何 体内体外 研究相得益彰?

wildonger: 我们发现这种模式生物体,有吸引力的,因为它不只是看事情 体内 但它也是一个系统,我们可以成长果蝇达到一定的水平,我们可以纯化蛋白质来看看他们在纯化系统。它是作为一个伟大的系统组合为寻找蛋白质和它们是如何在一个完整的细胞或有机体发挥作用,但我们也可以提取蛋白质和对他们的工作 体外。所以苍蝇在这种甜蜜点。我认为,研究蛋白质在其原生环境是非常重要的。这就是它可以与纯化系统和生物化学夫妇细胞生物学功能非常强大。这就是为什么我们的实验室和许多其他的部门正在寻求这些实验。

Student from the Kimble Lab looking at images from a microscope on a computer screen.
的金布尔实验室观点蒂娜·林奇 C。线虫 在图像
显微镜。由罗宾·戴维斯的照片。 

金布尔: 我们来回走,从研究 体内 给别人 体外。我们结晶蛋白质,确定了对蛋白质 - 蛋白质相互作用的重要关键残基,建大分子复合物,并了解到这些蛋白质如何在细胞一起工作。为支配细胞和生物分子,关键是要测试是否 体外 结果是有效的 体内。 CRISPR使之成为可能。你需要这两种方法。该生物体外部进行精致的测量可以不是在整个细胞或生物体的上下文相关的。这两种方法真是相得益彰。

问:你觉得你的模式生物的亲和力研究了许多年之后?

wildonger: 当然,我觉得过得凉爽。当我看到任何生物,我总是想着他们如何通过他们的神经系统,感知世界。它是如何考虑的外界刺激?它是如何产生于刺激的响应?我喜欢与果蝇工作,但我很好奇任何生物体,真的。

金布尔: 好,是的,我当然爱我的小虫子。他们已经开了很多门,告诉我他们的秘密。我一直在与 C。线虫 因为研究生院,那是之前在他们首次公布出来。我们现在正在做的研究 - 我不能当我开始想象。 

Aerial shot 的 student from Wildonger Lab looking at flies under a microscope.
  在wildonger实验室的周原沉意见果蝇 下幼虫 
  显微镜实验室的“飞的房间。”由罗宾·戴维斯的照片。 

问:什么是你的工作的一些影响? 

金布尔: 理解干细胞调控在几乎所有的生物和人类疾病,其中干细胞出差错,如癌症产生重大影响的基础研究具有重要意义。我们最喜欢的蛋白质之一的人同系物被发现在几年前是用于控制蛋白质神经干细胞的缺陷也能引起人类癫痫的重要。我们已经知道了一段时间,我们的工作已经为人类干细胞和癌症的影响,但我们才刚刚开始了解他们如何广泛地影响人体健康。 

wildonger: 我们想了解甚广的这些神经元内的分子是如何神经元结构的建立和维护,以及如何去正确的地方在正确的时间的基础知识。在果蝇中得到的,这将有助于我们在人类更好地理解这一点。我们在苍蝇的工作蛋白之一,是一个类似于人类的97%。同样,当有神经元的问题,可能会出现的疾病。一些疾病,如阿尔茨海默氏症,都与该传输系统的功能障碍。


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拍摄者: 
heaji胫和金伯利·豪普特