Məlumat

6.21: İnsan Populyasiyası - Biologiya

6.21: İnsan Populyasiyası - Biologiya



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

İnsanlar ətraf mühitə necə uyğunlaşırlar?

Demək olar ki, insan əhalisi öz mühitinə uyğunlaşmaq məcburiyyətində deyil, ətraf mühiti bizə uyğun dəyişməyə məcbur edir. Biz demək olar ki, istədiyimiz yerdə yaşaya, hər cür yemək yeyə, hər cür mənzil tikə bilərik. Bütün bu “uyğunlaşmalar” sayəsində əhalimiz yavaş başlayandan sonra xeyli sürətlə artıb.

İnsan Əhali

İnsanlar Yer kürəsinin indiyə qədər gördüyü ən uğurlu "alaq otları növü" adlandırılıblar. Alaq otları kimi insan populyasiyası da sürətlə artır. Onlar da sürətlə dağılırlar. Onların qütbdən qütbə qədər kolonizasiya olunmuş yaşayış yerləri var. Ümumilikdə, insan populyasiyasında göstərildiyi kimi eksponensial artım modeli olmuşdur Şəkil aşağıda. Əhali əvvəlcə çox yavaş artdı. Ölçüsü artdıqca böyümə sürəti də artırdı.

İnsan əhalisinin artımı. Bu qrafik eramızdan əvvəl 10.000-ci ildən bəri insan əhalisinin artımının icmalını verir. İnsanların sayının 1 milyarda çatması təxminən eramızın 1800-cü ilinə qədər çəkdi. Sayı 2 milyarda çatdırmaq üçün cəmi 100 ildən bir qədər çox vaxt lazım idi. Bu yaxınlarda insan əhalisi 7 milyardı keçdi! Sizcə, insan əhalisi niyə bu qədər sürətlə artmağa başladı?

Erkən Əhali Artımı

Homo sapiens Afrikada təxminən 200.000 il əvvəl yaranmışdır. İlkin insanlar köçəri ovçuların və toplayıcıların kiçik populyasiyalarında yaşayırdılar. Afrikanı ilk dəfə təxminən 40.000 il əvvəl tərk etdilər. Tezliklə Avropa, Asiya və Avstraliyaya köçdülər. 10.000 il əvvəl onlar Amerikaya çatmışdılar. Bu uzun müddət ərzində doğum və ölüm nisbətləri kifayət qədər yüksək idi. Nəticədə əhalinin artımı ləng gedirdi.

İnsanlar təqribən 10.000 il əvvəl kənd təsərrüfatını icad etdilər. Bu, daha böyük, daha etibarlı qida təchizatı təmin etdi. Bu həm də onlara ilk dəfə kənd və şəhərlərdə məskunlaşmaq imkanı verdi. Ev heyvanları ilə əlaqəli xəstəliklər və izdihamlı yaşayış şəraiti səbəbindən ölüm nisbəti artdı. Doğum nisbəti artdı, çünki yemək daha çox idi və oturaq həyat başqa üstünlüklər təklif edirdi. Birgə təsir yavaş əhalinin artımı davam etdi.

Xülasə

  • İlkin insanlar köçəri ovçuların və toplayıcıların kiçik populyasiyalarında yaşayırdılar. Həm doğum, həm də ölüm nisbətləri kifayət qədər yüksək idi. Nəticədə insan əhalisinin artımı çox yavaş idi.
  • Kənd təsərrüfatının ixtirası həm doğum, həm də ölüm nisbətlərini artırdı. Əhali yavaş-yavaş böyüməyə davam etdi.

Baxış-icmal

  1. İnsan əhalisinin artım templərini təsvir edin.
  2. Kənd təsərrüfatının ixtirası insanların doğum və ölüm nisbətlərinə necə təsir etdi? Bu, insan əhalisinin artımına necə təsir etdi?

2.1 İnsan Genetikası

Bioloji tədqiqatçılar fərdlərin niyə fərqli fiziki xüsusiyyətlərin inkişaf etdiyini daha yaxşı başa düşmək üçün genetikanı, psixoloji tədqiqatçılar isə müəyyən davranışlara töhfə verən bioloji əsasları daha yaxşı başa düşmək üçün genetikanı öyrənirlər. Bütün insanlar müəyyən bioloji mexanizmləri paylaşsa da, hər birimiz unikalıq. Bədənimizdə eyni hissələrdən bir çoxu - beyinlər, hormonlar və genetik kodlu hüceyrələr olsa da, bunlar çox müxtəlif xüsusiyyətlər, xüsusiyyətlər, davranışlar, düşüncələr və reaksiyalarda ifadə olunur.

Niyə eyni xəstəliyə yoluxan iki insanın fərqli nəticələri olur: biri sağ qalır, digəri isə xəstəliyə tab gətirir? Genetik xəstəliklər nəsildən necə keçir? Depressiya və ya şizofreniya kimi psixoloji pozğunluqların genetik komponentləri varmı? Uşaqlıqda piylənmə kimi sağlamlıq vəziyyətlərinin psixoloji əsası nə dərəcədə ola bilər?

Bu sualları araşdırmaq üçün gəlin xüsusi bir xəstəliyə diqqət yetirməklə başlayaq. oraq hüceyrəli anemiya və bunun iki yoluxmuş bacıya necə təsir göstərə biləcəyi. Oraq hüceyrəli anemiya, adətən yuvarlaq formada olan qırmızı qan hüceyrələrinin aypara şəklini aldığı genetik bir vəziyyətdir (Şəkil 1). Bu hüceyrələrin dəyişdirilmiş forması onların fəaliyyətinə təsir göstərir: oraqvari hüceyrələr qan damarlarını bağlaya və qan axınına mane ola bilər, bu da yüksək hərarət, şiddətli ağrı, şişlik və toxuma zədələnməsinə səbəb olur.

Şəkil 1. Normal qan hüceyrələri qan damarlarında sərbəst hərəkət edir, oraq formalı hüceyrələr isə qan axınının qarşısını alan tıxaclar yaradır.

Oraq hüceyrəli anemiyası olan bir çox insan - və buna səbəb olan xüsusi genetik mutasiya - erkən yaşda ölür. “Ən güclünün sağ qalması” anlayışı bu xəstəlikdən əziyyət çəkən insanların sağ qalma nisbətinin aşağı olduğunu və buna görə də xəstəliyin daha az yayılacağını düşünsə də, bu belə deyil. Bu genetik mutasiya ilə əlaqəli mənfi təkamül təsirlərinə baxmayaraq, oraq hüceyrəli geni əcdadları Mərkəzi Afrikanın, Hindistan yarımadasının və Yaxın Şərqin müəyyən hissələrində yaranmış insanlar arasında nisbətən ümumi olaraq qalır. Niyə bu? İzahat aşağıdakı ssenari ilə təsvir edilmişdir.

Təsəvvür edin ki, Zambiyanın, Afrikanın kəndlərində yaşayan iki gənc qadın – Luvi və Sena bacıları. Luvi oraq hüceyrəli anemiya genini daşıyır Sena geni daşımır. Oraq hüceyrəli daşıyıcılarda oraq hüceyrə geninin bir nüsxəsi var, lakin tam inkişaf etmiş oraq hüceyrəli anemiya yoxdur. Onlar yalnız ciddi şəkildə susuz olduqda və ya oksigendən məhrum olduqda (dağa dırmanmada olduğu kimi) simptomlar yaşayırlar. Daşıyıcıların malyariyaya (tropik iqlimlərdə geniş yayılmış çox vaxt ölümcül xəstəlik) qarşı immuniteti olduğu güman edilir, çünki onların qan kimyasında və immun funksiyalarında dəyişikliklər malyariya parazitinin təsirinin qarşısını alır. Bununla belə, oraq hüceyrəli geninin iki nüsxəsi olan tam inkişaf etmiş oraq hüceyrəli anemiya malyariyaya qarşı immunitet təmin etmir.

Məktəbdən evə gedərkən hər iki bacı malyariya parazitini daşıyan ağcaqanadlar tərəfindən dişlənir. Luvi malyariyaya tutulmur, çünki o, oraq hüceyrə mutasiyasını daşıyır. Sena isə malyariyaya tutulur və cəmi iki həftə sonra ölür. Luvi sağ qalır və nəticədə oraq hüceyrə mutasiyasını keçirə biləcək uşaqları var.

Öyrənməyə keçid

Birləşmiş Ştatlarda malyariya nadirdir, buna görə də oraq hüceyrəli genin heç kimə faydası yoxdur: gen ilk növbədə sağlamlıq problemlərində özünü göstərir - daşıyıcılarda kiçik, tam inkişaf etmiş xəstəlikdə ağır - daşıyıcıların sağlamlıq üçün heç bir faydası yoxdur. Bununla belə, dünyanın digər yerlərində, xüsusən də ekvatora yaxın tropik iqlimlərdə vəziyyət tamamilə fərqlidir. Dünyanın malyariyasının geniş yayıldığı bölgələrində oraq hüceyrəli mutasiyaya malik olmaq daşıyıcıların sağlamlıq baxımından faydası (malyariyadan qorunma) təmin edir.

Çarlzın vəziyyəti məhz belədir Darvin -də təsvir edir təbii seçmə ilə təkamül nəzəriyyəsi (Şəkil 2), bu kitabın əvvəlki bölməsində öyrəndiyiniz. Sadə dillə desək, nəzəriyyə ətraf mühitə daha uyğun olan orqanizmlərin sağ qalacağını və çoxalacağını, ətraf mühitə uyğun olmayanların isə öləcəyini bildirir. Nümunəmizdə görə bilərik ki, bir daşıyıcı olaraq Luvinin mutasiyası öz mühitində yüksək uyğunlaşma qabiliyyətinə malikdir, lakin əgər o, ABŞ-da (malyariyaya daha az rast gəlinir) yaşayırsa, onun mutasiyası baha başa gələ bilər - yüksək ehtimalla nəsillərində xəstəlik və özünün kiçik sağlamlıq problemləri.

Xatırlamaq vacibdir ki, oraq hüceyrəli anemiya allelləri Afrikanın bəzi yerlərində və dünyanın digər yerlərində yayılmış olsa da, allellərin coğrafi paylanmasının bu nümunəsi oraq hüceyrəli anemiyanın hər hansı bir xüsusi ilə əlaqəli bir əlamət olduğunu ifadə etmir. yarış. İrq bioloji anlayış deyil, sosial quruluşdur.

Şəkil 2. (a) 1859-cu ildə Çarlz Darvin "Növlərin mənşəyi haqqında" kitabında təbii seçmə yolu ilə təkamül nəzəriyyəsini irəli sürdü. (b) Kitabda yalnız bir illüstrasiya var: növlərin təbii seçmə yolu ilə zamanla necə təkamül etdiyini göstərən bu diaqram.


Əhali nümunələri

Afrika filləri

Ənənəvi olaraq tanınan iki fil növü var, Afrika filləri (Loxodonta Africana) və Asiya filləri (Elephas maximus), baxmayaraq ki, son tədqiqatlar Afrika fillərini iki növə ayırdı: Afrika kol filləri (Loxodonta africana) və Afrika meşə filləri (Loxodonta siklotis).

Afrika fillərinin populyasiyalarının 1900-cü illərin əvvəllərində 5 milyon nəfərə qədər olan qitə miqyasında mövcud olduğu güman edilir. Bununla belə, yaşayış yerlərinin parçalanması və dişləri üçün brakonyerlik səbəbindən fillərin sayı ciddi şəkildə azalıb. Hazırda təxminən 400.000 Afrika filinin qaldığına inanılır.

Fil qrupunun quruluşu təxminən 10 fərddən ibarət ailə vahidlərindən ibarətdir, baxmayaraq ki, fil ailələri təmasda olduqda, onlar birləşərək 'sürü' adlanan 100-ə qədər daha böyük qruplar yarada bilərlər. Bu sürülərin hər biri yerli bir qrup təşkil edir. əhali. Bununla belə, hər bir növdən olan hər hansı bir fərd başqa bir növ üzvü ilə çoxala bilər, buna görə də hər bir Afrika növünün tam populyasiyasına qitədəki bütün fərdlər daxildir.

Hovuz əhalisi

Yaşayış mühitində bir çox fərqli populyasiya ola bilər, kiçik miqyaslı bir nümunə göldür. Göl quşlar, balıqlar, həşəratlar, suda-quruda yaşayanlar və su samurları və ya siçovullar kimi məməlilər üçün yaşayış yeri təmin edə bilər. Hər bir növ göldən qaynaqlarla təmin olunsa da, onların populyasiyaları çox güman ki, özünəməxsus şəkildə yaşayış mühitinə etibar edəcəklər. Balıqlar üçün torpaq dağılmaq üçün keçilməz bir maneə yaradır. Heç bir çıxış yolu olmadan, bütün alabalıq populyasiyası yalnız gölün daxilində və başqa heç bir yerdə mövcud ola bilər.

Qurbağalar kimi suda-quruda yaşayanlar göldə kürü tökə bilər və qidalanma üçün bir vadidəki bir neçə yaxın göldən istifadə edə bilər. Lakin dağları keçə bilmədiklərinə görə onların yerli əhalisi vadinin içəriləri ilə məhdudlaşır. Əgər vadi daxilində ətraf mühit şəraiti ətrafdakı digər vadilərdən fərqlidirsə və qurbağalar eyni növün digər populyasiyalarından kifayət qədər uzun müddət təcrid olunubsa, davranış və ya morfologiya qurbağası kifayət qədər dəyişə bilər ki, vadidən kənarda qurbağalarla cütləşə bilməz. Bu təcrid növləşmə prosesini və beləliklə də yeni növlərin əmələ gəlməsini təmin edərdi.

Köçəri quşlar ilin bir hissəsi qışlamaq üçün gölə mövsümi olaraq baş çəkə bilər, bu quşlar yerli əhalini təşkil edir. Quşlar qışlama yerlərindən qayıtdıqda, daha çox sayda çoxalmaq üçün eyni növün digər populyasiyaları ilə görüşürlər. Müxtəlif yaşlarda və ya cinslərdən olan quşların müxtəlif vaxtlarda və ya məsafələrdə miqrasiya etməsi adi haldır, buna görə də populyasiyaların ölçüləri qrupun demoqrafiyasından asılıdır.

Qızılbalıq

Somonun bir çox növü var anadrom, yəni qidalanmaq və yetişmək üçün okeana köçməzdən əvvəl şirin suda doğulur və çoxalmaq üçün təzə suya qayıdırlar.

Qızıl balıqlar kürü tökmək üçün doğulduğu çaya qayıtmağa meyllidirlər. Bu güclü “ev” istəyinə görə qızılbalıq adətən öz kürütökmə yerindən uzaqlaşmır, baxmayaraq ki, yayılma məsafəsi əsasən müəyyən növlərdən asılıdır.

Kürütökmə yerlərinin əksəriyyəti quru və ya dərin su ilə ayrıldığından, müəyyən kürü tökmə yerində doğulan hər qızılbalıq qrupu həmin ərazidə yerli əhalini təşkil edir, baxmayaraq ki, digər ərazilərə yayılmaq üçün mövcud olan yollar daxilində şərtlər qızılbalıq üçün qeyri-mümkün deyildir. tab gətirmək, nadir hallarda saytlar arasında hərəkət etmək üçün tapılır.

Dənizdə qaldıqları müddətdə qızılbalıq digər yerli əhalidən, hətta çox uzaqlarda yaşayan qızılbalıqlarla təmasda olur. Eyni növün yerli populyasiyaları arasında cütləşmə üçün heç bir maneə olmasa da, qızılbalıqların doğuş çayına qayıtma meyli onların arasında gen axınını xeyli azaldır. Buna baxmayaraq, bəzi fərdlər ya seçimlə, ya da səhvən gözlənilən marşrutdan çıxır, nəticədə populyasiyalar arasında müəyyən gen axını olur.

Həyat tarixi dövrünə görə, qızılbalıq metapopulyasiya strukturunda təsnif edilə bilər.


İnsan Əhali

Əhali artım tempi
İnsan əhalisinin tarixi
-İnsan populyasiyaları orta əsrlərə qədər xəstəliklər, qıtlıqlar və müharibələr tərəfindən nəzarət altında saxlanılırdı, keçmiş: Körpələrin öldürülməsi, Bubon vəbaları.
1600-cü ildən sonra əhali sürətlə artmağa başladı (Yelkən və naviqasiya bacarıqlarının artması, kənd təsərrüfatının inkişafı, daha yaxşı enerji mənbələri, daha yaxşı sağlamlıq və gigiyena)
-Biz indi J əyrisindəyik, əhali eksponensial sürətlə artır. İndiki əhalimiz 6,6 milyard nəfərdir və hər il 100 milyon nəfər artır.

Demoqrafik - insanlar haqqında həyati vacib statistika (doğumlar, ölümlər, insanların yaşadığı yer, əhalinin ümumi sayı)
1) Kobud Doğum əmsalı - min nəfərə düşən il ərzində doğulanların sayı
2) Kobud Ölüm nisbəti - hər hansı bir ildə min nəfərə düşən ölümlərin sayı
3) Gözlənilən ömür - hər hansı bir cəmiyyətdə yeni doğulmuş körpənin əldə edə biləcəyi orta yaş
Əhalinin illik artım sürətini hesablamaq üçün kobud doğum nisbətindən kobud ölüm nisbətini çıxarın və 10-a bölün.

Əvəzedici məhsuldarlıq əmsalı əhalini sabit saxlamaq üçün bir cütün olması lazım olan uşaqların sayıdır. Üçüncü dünyada bu 2,7, ABŞ-da 2,1-dir.
-İnkişaf etməkdə olan ölkələr ən böyük irəliləyişi gördülər
-Müvəffəqiyyətlərin ölkə daxilində necə bölüşdürülməsi ilə bağlı uyğunsuzluqlar ölkənin müxtəlif ərazilərində gözlənilən ömür uzunluğu ilə göstərilir.
-İllik gəlirin gözlənilən ömür uzunluğu ilə güclü əlaqəsi var
İnkişaf etməkdə olan ölkələrin rezidentləri əvvəlkindən təxminən iki dəfə çox yaşayırlar
İnkişaf etmiş ölkələr - o qədər də böyük deyil, çünki başlanğıcda daha yüksək idi

Resurslara Təsir - Nə qədər çox insan varsa, bir o qədər çox resurs istifadə olunur. Xüsusilə ABŞ kimi inkişaf etmiş ölkələrdə adambaşına istifadə olunan resursların miqdarı az inkişaf etmiş ölkələrə nisbətən daha çoxdur.

Daşıma qabiliyyəti - yerli, regional və qlobal
-Müəyyən bir ərazidə təbii ehtiyatlar çərçivəsində və təbii sosial, mədəni və/və ya iqtisadi mühiti indiki və gələcək nəsillər üçün deqradasiya etmədən dəstəklənə bilən şəxslərin sayı. Ətraf mühit pisləşdikcə daşıma qabiliyyəti azalır. Yer üzündə insanların maksimum daşıma qabiliyyəti 13-15 milyarddır. Bir amerikalının orta hesabla ekoloji izi adam başına təxminən 12 hektardır. Bizim ayaq izimiz fərdin resurs ehtiyaclarını ödəmək üçün tələb olunan akrların sayıdır.

Əhali proqnozları və həll yolları
-Daşıma qabiliyyətini keçən bir əhali artımı ola bilər, sonra isə azalma ola bilər və ya əhali artımımızı S əyrisinə uyğunlaşdıra bilərik.

-Təxmini demoqrafik keçidlər-yaşayış şəraitinin yaxşılaşması və iqtisadi inkişaf nəticəsində yüksək doğum və ölüm nisbətlərindən aşağı doğum və ölüm nisbətlərinə qədər

-Qahirə Konfransı-179 ölkə 1994-cü ildə əhali artımı ilə məşğul olmaq üçün fəaliyyət planı hazırlamaq üçün bir araya gəldi və yoxsulluq və səhiyyə kimi məsələləri əhatə etdi.
-5 Əsas Komponentlər
1) Ailənin planlaşdırılması xidmətləri göstərir
2) Azad ticarəti, özəl investisiyaları və köməyə ehtiyacı olan ölkələrə yardımı təşviq edir.
3) Gender bərabərliyi məsələlərini həll edir.
4) Təhsil imkanlarına bərabər çıxış məsələlərini həll edir.
5) Kişiləri tərbiyə edir.

*Qadın Təhsili və İqtisadi Vəziyyəti-Əgər qadınlar doğuma nəzarət mövzusunda maarifləndirilsələr və onları əvəz etmək üçün çox uşaq sahibi olmalarına ehtiyac olmadığı bilinsə, bu qədər uşaq dünyaya gətirməyəcəklər. Həmçinin, onların iqtisadi vəziyyəti yaxşılaşarsa, bir çox qadın uşaq sahibi olmaq əvəzinə işlə təmin olunacaq

-Ailə Planlaşdırılması
-Zəngin ölkələrdə məhsuldarlığın azalması
-Abort-RU486, metotreksat, misprostol, cərrahi abort
-Avaidance-Bədən istiliyi. texnika, subaylıq/çəkilmə
-Baryer-Prezervativ, diafraqma, servikal qapaq, vaginal süngər, spermisid, spiral
-Kimyəvi - "Həb"
-Cərrahi-Tubal davası, vazektomiya


Nəticələr

SOX5/6/21 ifadəsi onkogen stimullara görə beyin NSC-lərində artır

SOX5/6/21-in onkogen stress zamanı beyin NSC-lərindəki rolunu həll etmək üçün ilk növbədə onkogen transformasiyaya həssas olduğu nümayiş etdirilən yetkin siçan SVZ-nin NSC-lərində onların ifadə modelini və fəaliyyətini müəyyən etdik (24-26). Beynin bu bölgəsində SOX2 + və NESTIN + əcdad hüceyrələrinin böyük əksəriyyəti SOX5/6/21 ifadə etdi və onların ifadəsi özünü yeniləyən KI67 + hüceyrələrinin əksəriyyətində aşkar edilə bilər (Şəkil 1A–K). SOX5/6/21-in həddindən artıq ifadəsi embrion NSC-lərin hüceyrə dövrü çıxışını təşviq edir (Əlavə Şəkil S1A və S1B referansları 13, 14). Bu funksiyanın böyüklərin beynində qorunub saxlanmadığını araşdırmaq üçün SVZ hüceyrələri təcrid olunmuş və GFP və ya SOX5/6/21 ifadə edən lentiviruslarla transduksiya edilmişdir (Şəkil 1L). Embrion hüceyrələrindəki funksiyalarına uyğun olaraq, EU-nun 1 saatlıq nəbzi, transduksiyadan 72 saat sonra etiketlənmiş yetkin NSC-lərin hissəsi yalnız GFP-ni ifadə edən NSC-lərin yarısından azına endirildi (Şəkil 1M).

SVZ-də SOX5/6/21 ifadəsi onkogen stimullarla artır. A-I, SOX5/6/21-in birgə ifadəsi (qırmızı A-I) SOX2 progenitor markerləri ilə (yaşıl A–C), NESTIN (yaşıl D–F) və KI67 (yaşıl G-I) siçan SVZ-də. JK, Qrafiklər SOX2 + hüceyrələrin faizini göstərir (J) və KI67 + hüceyrələri (K) yetkin SVZ-nin NSC-lərində SOX5/6/21 ifadəsi (n = 6–7 və n = müvafiq olaraq 3 bölmə). LM, SOX5/6/21-ə çevrilmiş SVZ hüceyrələrinin yayılması EdU ilə etiketlənmiş GFP-müsbət hüceyrələrin faizi kimi ölçüldü (n = 5–6). N–P, Becərilmiş siçan SVZ hüceyrələrində NESTIN və SOX protein səviyyələrini göstərən immunoblotlar (O) AKT1 və H-RAS onkogenlərini CRE-dən asılı şəkildə ifadə edən lentiviruslarla transduksiyadan sonra (n = 3). bar qrafiki (P) lenti-CRE üzərində lenti-ARC-nin qat-dəyişmə ifadəsini göstərir və nöqtəli xətt bir qat dəyişməsini göstərir. Ölçək çubuqları A-I, 20 μm M, 50 μm. Bütün qrafiklər üçün məlumatlar orta ± SEM kimi göstərilir. *, P < 0,05 **, P < 0,01.

Yüksək səviyyəli SOX5/6/21-in hüceyrə proliferasiyasını azaltmaq qabiliyyətinə malik olması bizi onkogen stimullara cavab olaraq yetkin NSC-lərdə onların ifadə səviyyələrini yoxlamağa sövq etdi. Bunu həll etmək üçün SVZ hüceyrələri təcrid olundu (Şəkil 1L) və CRE fermenti olan və ya olmayan CRE fermentini ifadə edən lentiviruslarla transduksiya edildi.loxP-siçan beynində bədxassəli fenotipin yaranmasına səbəb olan AKT və H-RAS (AKT, H-RAS və CRE, bundan sonra ARC Şəkil 1N Əlavə Şəkil S1C adlandırılacaq) onkogen formalarını ifadə edən idarə olunan lentiviruslar. (25). Maraqlıdır ki, ümumi NSC markerlərinin SOX2 və NESTIN ifadə səviyyələri ARC-transduksiyadan sonra dəyişməz qalsa da, SOX5/6/21 zülallarının səviyyələri yalnız CRE-fermenti ifadə edən hüceyrələrlə müqayisədə 5-7 dəfə artmışdır (Şəkil 2). 1O və P).

Silinməsi Sox5/6/21 gliomayabənzər şişlərin əmələ gəlməsini gücləndirir

SOX5/6/21-in antiproliferativ fəaliyyəti və onların ekspressiya səviyyələrinin ARC-ifadə edən lentiviruslarla ötürülən NSC-lərdə artdığını müşahidə etmək, bu zülalların NSC-lərin onkogen transformasiyasına qarşı çıxan hüceyrə reaksiya mexanizminin bir hissəsi ola biləcəyi ehtimalını artırır. Bu ehtimalı araşdırmaq üçün biz böyüklər beyninin NSC-lərində AKT və H-RAS-ın şiş yaradan qabiliyyətinin SOX5/6/21 ifadəsinin itkisindən necə təsirləndiyini təhlil etdik. ARC ifadə edən lentiviruslar (Şəkil 1N) böyüklər vəhşi tipli SVZ-yə (Şəkil 2A) yeridildi.Vt) siçanlar və ya siçanlar üçün şərti mutant Sox5 (20), Sox6 (21) və ya Sox21 (Əlavə Materiallar və Metodlara baxın), həmçinin bu mutasiyaların müxtəlif kombinasiyalarını saxlayan siçanlara. CRE/-dən AKT və H-RAS ifadəsini effektiv şəkildə aktivləşdirməkdən başqaloxP-nəzarət edilən vektorlar (Şəkil 2B-D), viral olaraq ifadə edilən CRE-fermenti də transduksiya edilmiş SVZ hüceyrələrində SOX5/6/21 ifadəsini uğurla azaldır (Şəkil 2E və F Əlavə Şəkil S2A). Əvvəlki müşahidələrə uyğun olaraq (25), əksəriyyəti Vt beyinlərdə ARC səhv ifadəsindən 4-5 ay sonra heç bir şiş əmələ gəlməsi və ya yalnız kiçik hiperplaziyanın inkişafı (Şəkil 2G Əlavə Cədvəl S1) və şiş əmələ gəlməsi yalnız müalicə olunanların təxminən 15% -ində aşkar edilə bilər. Vt heyvanlar. Bunun əksinə olaraq, şərti olaraq mutant siçanlarda ARC-nin yanlış ifadəsi Sox5, Sox6, və ya Sox21və ya bu genlərin birləşmələri üçün transduksiya edilmiş beyinlərin təxminən 60%-80%-də şiş meydana gəlməsinə səbəb olur (Əlavə Cədvəl S1). Üstəlik, GFP-ifadəsi, eləcə də hematoksilin və eozin (H&E) ilə boyanma ilə müəyyən edildiyi kimi, kombinator mutantların beyinlərində şişlər fərdi mutantlarda əmələ gələn şişlərlə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə böyük idi və ən böyük şişlər aşkar edilmişdir. Sox5/6/21–mutant siçanlar (Şəkil 2G–O). Əhəmiyyətli olan, onkogen ifadəsi olmadıqda, bir CRE əsaslı eksizyon Sox5/6/21 CRE-ifadə edən lentivirusun enjeksiyonundan 5 ay sonra heç bir şiş meydana gəlməsinə səbəb olmadı (Əlavə Şəkil S2B-S2I). Həmçinin, kombinator itkisi olan əlavə təsir Sox5/6/21 şiş böyüməsi bu SOX zülallarının qismən üst-üstə düşən fəaliyyətlərə malik olduğunu göstərir. Buna uyğun olaraq, ARC-də şiş meydana gəlməsi Sox5/6- və ya Sox21-mutant siçanların qarşısı müvafiq olaraq SOX21- və SOX6-ifadə edən lentivirusların coinyeksiyası ilə alına bilər (Əlavə Şəkil S2J–S2M). Beləliklə silinməsinə baxmayaraq Sox5/6/21 hər hansı aşkar edilə bilən böyümə anomaliyalarına gətirib çıxarmır, bu funksiya itkisi təcrübələri göstərir ki, SOX5/6/21 SVZ-də onkogen səbəbli şiş formalaşmasının qarşısının alınmasında üst-üstə düşən fəaliyyətlərə malikdir.

SOX5/6/21 olmayan SVZ hüceyrələrinin onkogen əsaslı transformasiyası. A–D, ARC-ifadə edən lentivirusların (Şəkil 1N) yetkin siçan SVZ-yə yeridilməsi (A) GFP ifadəsi ilə nəticələnir (B-D yaşıl), AKT-HA (C qırmızı) və H-RAS-Bayrağı (D qırmızı). EF, ARC-ifadə edən lentivirusların enjeksiyonundan iki həftə sonra transduksiya edilmiş hüceyrələr SOX2-nin normal səviyyələrini ifadə edirlər.E qırmızı), lakin SOX21-in yalnız aşağı səviyyələri (F qırmızı). G–O, şişlərdə GFP ifadəsi (G-J yaşıl) və onların hüceyrə sıxlığı H&E (K–N). O, Eyni rostro-kaudal səviyyədə GFP-müsbət sahəyə əsaslanan şiş ölçüsü (n = 5-10 şişdə 8-10 bölmə). P–T, ARC səbəb olan şişlər Sox5/6/21 fl/fl H&E ilə analiz edilən heyvanlar. Yüksək hüceyrə sıxlığı (Q), qanaxmalar (R) və iri genişlənmiş damarlar (S) göstərilir. CD31 + GFP daxilində damar endotel hüceyrələri + şiş kütləsi (T). U–Y, NESTIN, VIMENTIN, GFAP, PDGFRA və NG2-nin ARC-induksiya etdiyi şişlərdə ifadəsi Sox5/6/21 fl/fl siçan. Ölçək çubuqları B–F, 20 μm K–N, Q–T, U–Y, 50 μm G-J, P, 1 mm. Bütün qrafiklər üçün məlumatlar orta ± SEM kimi göstərilir. **, P < 0,01 ***, P < 0,001.

H&E ilə boyanmış şiş hissələrinin tədqiqi insan yüksək dərəcəli gliomalarına xas xüsusiyyətlər, o cümlədən artan hüceyrə sıxlığı, qanaxma, hüceyrə atipiyası və mikrovaskulyar proliferasiyanı aşkar etdi (Şəkil 2P–T ref. 25). Bu xüsusiyyətlər kombinatorial olaraq əmələ gələn şişlərdə ən çox idi Sox5/6/21–mutant siçanlar və daha az dərəcədə mutant siçanların şişlərində Sox5/6 və ya Sox21. Onkogen H-RAS və AKT əvvəllər astrositik qliomaların əmələ gəlməsinə səbəb olduğu nümayiş etdirilmişdir (27). Uyğun olaraq, MTŞ markerini ifadə etməkdən başqa NESTIN, içərisində əmələ gələn şişlər Sox5/6/21–mutant siçanlar da astrositik markerlər VIMENTIN və GFAP üçün yüksək müsbət idi (Şəkil 2U–W). Lakin, şişlər də oliqodendrosit prekursor markerlər PDGFRA və NG2 (Şəkil. 2X və Y) yüksək səviyyədə ifadə etdi. Markerlərin oxşar tərkibi beyinlərində əmələ gələn şişlərdə tapıldı Vt heyvanların (Əlavə Şəkillər. S2N–S2R), itkisindən asılı olmayaraq Sox5/6/21 genlər.

İtkisi Sox5/6/21 şiş proliferasiyasını təşviq edən genləri tənzimləyir

SOX5/6/21 ifadəsinin itirilməsinin NSC-lərin, SVZ hüceyrələrinin onkogen transformasiyasını necə asanlaşdırdığını araşdırmaq üçün Vt siçanlar və ya siçanlar üçün şərti mutant Sox5/6, Sox21, və ya Sox5/6/21 ARC ifadə edən lentivirusların enjeksiyonundan 2 həftə sonra təcrid olunmuş və neyrosfer əmələ gətirən analizlərdə xarakterizə edilmişdir. Hüceyrələrlə müqayisədə Vt siçanlardan təcrid olunmuş hüceyrələr Sox5/6-, Sox21-,Sox5/6/21-mutant siçanlar ARC-ifadə edən hüceyrə başına əhəmiyyətli dərəcədə daha çox sayda neyrosfer yaratdılar. Sox5/6/21– ən yüksək sfera əmələ gətirmə qabiliyyətini nümayiş etdirən mutant hüceyrələr (şək. 3A–E). Üstəlik, biz tərəfindən yaradılan neyrosferlərin həcmində əhəmiyyətli bir artım aşkar edə bilmədik Sox5/6-mutant hüceyrələr, yaratdığı hüceyrələrlə müqayisədə Vt ARC-ifadə edən lentiviruslarla ötürülən hüceyrələr, SOX21 ifadəsinin itirilməsi və ya SOX5/6/21 ifadəsi, neyrosferlərin həcmini müvafiq olaraq iki və yeddi dəfə artırdı (Şəkil 3A-D və F). Bu müşahidələrlə razılaşaraq, 1 saatlıq nəbz zamanı EU-nu birləşdirən DAPI+ və ya KI67+ ARC-ifadə edən hüceyrələrin payı 30%-dən çox artmışdır. Sox21-mutant neyrosferlər və 60%-dən çoxu Sox5/6/21-mutant neyrosferlərlə müqayisədə Vt və ya Sox5/6–mutant neyrosferlər (şək. 3G–K). Beləliklə, SVZ hüceyrələrini ifadə edən onkogenin proliferativ qabiliyyəti itirildikdə əhəmiyyətli dərəcədə artır. Sox5/6/21.

SOX5/6/21 şiş proliferasiyasını təşviq edən genləri boğur. A–K, ARC-ifadə edən lentivirusların enjeksiyonundan 2 həftə sonra siçan beyinlərindən təcrid olunmuş SVZ hüceyrələrinin neyrosfera əmələ gətirmə qabiliyyəti və yayılması. Kürə ölçüsü (A–D) və yayılması (H–K) 10-14 günlük kulturadan sonra ölçüldü. E–G, Formalaşmış neyrosferlərin kəmiyyətləri (E n = 6), kürə həcmi (F n = 17-22 neyrosfer/qrup) və proliferasiya (G n = 5–7). LM, ARC-ifadə edən neyrosferlərdə tənzimlənməmiş genlərin GO analizi yoxdur Sox5/6/21 ARC ifadəsi ilə müqayisədə Vt kürələr. Bioloji proseslər (bərk çubuqlar) və yollar (xırdalanmış çubuqlar). NO, Aşağı dərəcəli qlioma ilə müqayisədə ARC-ifadə edən neyrosferlərdə və insan yüksək dərəcəli qliomada adətən tənzimlənməmiş gen dəstlərinin GO analizi. X-oxları zənginləşmənin əhəmiyyətini göstərir. Ölçək çubuqları H, 50 μm D, 100 μm. Bütün qrafiklər üçün məlumatlar orta ± SEM kimi göstərilir. *, P < 0,05 **, P < 0,01 ***, P < 0,001.

Sonra, zərərin necə olduğunu qiymətləndirmək üçün RNT-seq analizindən istifadə etdik Sox5/6/21 ARC-ifadə edən SVZ hüceyrələrinin gen ifadə profilinə təsir göstərir. ilə müqayisədə Vt ARC-ifadə edən lentiviruslarla transduksiya edilmiş hüceyrələr, SOX5/6/21 ifadəsinin itirilməsi 993 genin yuxarı tənzimlənməsinə (>1,5 qat) və 998 genin aşağı tənzimlənməsinə (>1,5 qat) gətirib çıxarır. Yuxarıdakı tapıntılara uyğun olaraq, tənzimlənməmiş genlərin gen ontologiyası (GO) təhlili, “Mitotik hüceyrə dövrü”, “Hüceyrə bölünməsi” və “RB” kimi GO-terminlərinin yüksək zənginləşməsi ilə nəticələnən proliferasiya ilə əlaqəli genlərin əhəmiyyətli dərəcədə yuxarı tənzimlənməsini aşkar etdi. xərçəngdə” (şək. 3L). Bunun əksinə olaraq, aşağı tənzimlənmiş genlərin təhlili “Neyrogenez”, “Qliogenez” və “Axon rəhbərlik yolu” kimi hüceyrə diferensiasiyası ilə əlaqəli GO-terminlərinin güclü zənginləşməsi ilə nəticələndi (Şəkil 3M). Maraqlıdır ki, genlərin hər ikisi ARC ifadəsində yuxarı tənzimlənir Sox5/6/21 mutant hüceyrələrdə və insan GBM-də aşağı dərəcəli glioma ilə müqayisədə (28) hüceyrə dövrünün tənzimlənməsində və şişlərin əmələ gəlməsində iştirak edən bir çox gen aşkar etdik (məsələn, AURKA, FOXM1, E2F8, MELK, PLK1, BIRC5 Şəkil 3N Əlavə Cədvəl S2 istinadları. 29–33). Bunun əksinə olaraq, bu müxtəlif hüceyrə tiplərində adətən aşağı tənzimlənən genlər arasında neyronların differensasiyası və şişin yatırılmasında müvafiq rolu olan bir neçə gen aşkar etdik (məsələn, EBF4, DLL1-2, PTCH1, NF1, FAT1, APC, BAI1 Şəkil 3O Əlavə Cədvəl S2 istinadları. 34-40). Beləliklə, Sox5/6/21 onkogeni ifadə edən SVZ hüceyrələrinin insan GBM-də yüksək şəkildə ifadə olunan pro-proliferativ genləri tənzimləməsinin qarşısını alır.

SVZ hüceyrələri tərəfindən antitümörogen reaksiyalar SOX5/6/21 tələb edir

Siklin-CDK-RB oxunun komponentləri şiş proliferasiyasının mühüm tənzimləyiciləridir. Baxmayaraq ki, siklin/CDK kompleksləri şiş bastırıcı zülal RB-ni (41) təsirsiz hala gətirərək proliferasiyanı təşviq edir, CDK inhibitorları bu fəaliyyəti bloklayır və beləliklə də proliferasiyanın qarşısını alır (3). İmmunoblotting tərəfindən aşkar edildiyi kimi, onkogenlərin olmaması halında, itkisi Sox5/6/21 mədəni SVZ hüceyrələrində siklin D1, -D2, -E1 və ya -A1 zülal səviyyələrini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirməmişdir (Əlavə Şəkil S3A). Ancaq AKT və H-RAS ifadəsinin varlığında, itkisi Sox5/6/21 siklin səviyyəsinin kəskin artmasına gətirib çıxarır (Şəkil 4A). ARC ifadə edən hüceyrələr itkisinə fərqli cavab verdilər Sox5, Sox6, və Sox21. Baxmayaraq ki, siklin D2 və siklin E1 səviyyələrinin yüksəldilməsi əsasən hormonların itirilməsi ilə əlaqələndirilir. Sox21, siklin A1 səviyyələrində ən əhəmiyyətli artım təsbit edildi Sox5/6–mutant hüceyrələr (şəkil 4A). Ümumi RB səviyyəsi dəyişməz qalsa da, bu zülalın qeyri-aktiv, hiperfosforilləşdirilmiş formasının (pRB) səviyyəsi siklinlərinkindən sonra getdi və mutant üçün ARC-ifadə edən hüceyrələrdə yüksək dərəcədə artdı. Sox5/6, Sox21,Sox5/6/21 (Şəkil 4B). Onkogen ifadəsi olmadıqda, itkisi Sox5/6/21 pRB səviyyələrində əhəmiyyətli bir dəyişikliyə səbəb olmadı (Əlavə Şəkil S3B). Üstəlik, CDK inhibitorları p21, p27, p57 və şiş bastırıcı p53-ün zülal səviyyələri AKT və H-RAS ifadəsi ilə SVZ-də artırılsa da (Əlavə Şəkil S3C), bu yüksəldilmə tamamilə ləğv edildi. Sox5/6/21 (Şəkil 4C). Onkogen ifadəsi olmadıqda, olmaması Sox5/6/21 CDK inhibitorlarının və ya p53 protein səviyyələrində aşkar edilə bilən azalmaya səbəb olmadı (Əlavə Şəkil S3D). Xüsusilə, yuxarıda təhlil edilən hüceyrə dövrü tənzimləyicilərinin müvafiq tənzimlənməsi mRNA səviyyələrində aşkar edilə bilmədi (Əlavə Cədvəl S2).

SOX5/6/21 şiş supressorunun tənzimlənməsi üçün tələb olunur. A–C, ARC ifadə edən lentiviruslarla enjekte edilmiş siçanların SVZ hüceyrələrindən əldə edilən neyrosferlərdə hüceyrə dövrü tənzimləyici zülalların zülal səviyyələri. D-H, p21 ifadəsi (E), p27 (F) və ya p53 (G) ARC-ifadə edən SVZ-dən qaynaqlanan neyrosferlərin böyüməsinin qarşısını alır (H n = 20-22 neyrosfer/qrup). I-M, Sox5/6/21 fl/fl ARC-ifadə edən lentivirusların inyeksiyasından 1 ay sonra beyinlər (I) p21 ifadə edən lentiviruslarla və ya onsuzJ), p27 (K) və ya p53 (L). GFP sahəsi ilə ölçülən şiş ölçüsünün kəmiyyəti (M n = 7–9). Ölçək çubuqları G, 200 μm L, 1 mm. Bütün qrafiklər üçün məlumatlar orta ± SEM kimi göstərilir. *, P < 0,05 ***, P < 0,001.

Ehtimallardan biri də bacarmamasıdır Sox5/6/21 CDK inhibitorlarını və p53-ü tənzimləmək üçün mutant SVZ hüceyrələri onların geniş proliferativ fəaliyyətini və onkogenlərə cavab olaraq bədxassəli transformasiyaya həssaslığını izah edə bilər. Ardıcıl olaraq, p21, p27 və ya p53 ifadə səviyyələrinin bərpası Sox5/6/21– ARC-ifadə edən lentiviruslarla transduksiya edilmiş mutant SVZ hüceyrələri onların neyrosfer əmələ gətirmə qabiliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə azaldıb (Şəkil 4D–H). Bundan əlavə, p21, p27 və ya p53-ün lentiviral əsaslı ifadəsi ARC-nin səbəb olduğu şiş meydana gəlməsini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və ya tamamilə qarşısını alır. Sox5/6/21 mutant siçanlar (Şəkil 4I-M). Beləliklə, yüksək səviyyədə p21, p27 və p53 bərpası onkogenin səbəb olduğu transformasiyanı bloklayır. Sox5/6/21 mutant SVZ hüceyrələri.

Yüksək SOX5/6/21 səviyyələri insan GBM hüceyrələrinin şiş əmələ gətirmə qabiliyyətini bloklayır

Siçan NSC-lərinin yayılmasına, insanın ilkin (KS4 və G3) GBM hüceyrələrində və ya qurulmuş (U87) GBM hüceyrə xəttində SOX5/6/21-in məcburi ekspressiyasına qarşı durmaq qabiliyyətinə uyğun olaraq, EU birləşdirən hüceyrələrin payını əhəmiyyətli dərəcədə azaldıb. yalnız GFP ifadə edən hüceyrələr (Şəkil 5A-E Əlavə Şəkil S4A və S4B).

Yüksək səviyyəli SOX5/6/21 insan GBM hüceyrələrinin şiş əmələ gətirmə qabiliyyətini bloklayır. A–E, SOX5/6/21 yüksək səviyyələri transduksiyadan 3 gün sonra insan GBM hüceyrələrinin proliferasiyasını azaldır (A–D). SOX5/6/21-i həddindən artıq ifadə edən GBM hüceyrələrinin yayılmasının FACS əsaslı kəmiyyətiE n = 4). F, FPKM ifadə səviyyələri SOX5/6/21, qarşı normallaşdırılıb PCNA, aşağı dərəcəli gliomada (II/III dərəcə) və yüksək dərəcəli gliomada (IV dərəcə). n = 31–33 nümunə). G–K, GFP, SOX5-GFP, SOX6-GFP, SOX21-GFP ifadə edən lentiviruslarla transduksiya edilmiş insan GBM hüceyrələrinin yetkin NOD-SCID siçanlarının striatumuna yeridilməsi. Ölçək çubuqları D, 25 μm K, 1 mm. Bütün qrafiklər üçün məlumatlar orta ± SEM kimi göstərilir. **, P < 0,01 ***, P < 0,001.

The negative relationship between SOX5/6/21 levels and GBM cell proliferation raises the question if there is a similar negative correlation between the level of SOX5/6/21 expression and the malignancy grade in human gliomas. To address this possibility we retrieved publically available gene expression data sets of low-grade (grade II and III) and high-grade (grade IV) glioma samples analyzed with RNA-seq (28). Notably, the expression levels of SOX5/6/21 were decreased approximately four to six times in high-grade glioma samples compared to those of low-grade (Fig. 5F) and this reduction was independent of the mutational status of TP53 in the examined glioma samples (Supplementary Fig. S4C and S4D). Consistent with these findings, although transplantation of GFP-transduced human primary GBM cells (KS4) into the striatum of NOD-SCID mice (Fig. 5G) resulted in large tumors 3 months postinjection (Fig. 5H), GBM cells misexpressing either SOX5, SOX6, or SOX21, failed to form secondary tumors upon transplantation (Fig. 5I–K). Thus, apart from preventing mouse SVZ cells from malignant transformation, SOX5/6/21 can also reduce proliferation and the tumor-inducing capacity of human primary GBM cells.

SOX5/6/21 can restore tumor suppressor responses in human GBM cells

The fact that increased levels of SOX5/6/21 counteract proliferation of human GBM cells, both in vitroin vivo, raises the possibility that SOX5/6/21 play a role in restoring an antitumorigenic expression profile in cancer cells that are already exhibiting a malignant profile. To address this hypothesis we analyzed the transcriptomes of five primary human GBM cell lines (KS4, G3, JM3, #87, and #89) and of the established glioma cell line U87 (42), 72 hours after transduction with SOX5/6/21-expressing lentiviruses (Supplementary Fig. S5A). The transduced cells responded to SOX5/6/21 expression by deregulating thousands of genes (>1.5-fold Fig. 6A Supplementary Fig. S5B). Comparisons of the up- and downregulated genes revealed a significantly higher overlap between the genes deregulated by SOX5 and SOX6, compared with the genes deregulated by SOX21 (Fig. 6B Supplementary Fig. S5C). GO-term analysis of genes deregulated by SOX5/6/21 in the primary and the established GBM cell lines, KS4 and U87, revealed a strong repression of proliferation-associated genes, resulting in an enrichment of GO terms, including “Mitotic cell cycle,” “Nuclear division,” and “RB in cancer” (Fig. 6C Supplementary Fig. S5D). Interestingly, analysis of the genes upregulated by SOX5/6/21 instead resulted in a significant enrichment of GO terms associated with general tumor suppressor responses, including “Apoptotic process,” “Cellular response to stress,” “Direct p53 effector,” and “Senescence and Autophagy” (Fig. 6C Supplementary Fig. S5D).

SOX5/6/21 can restore tumor suppressor responses in human GBM cells. A, Deregulated genes in human primary GBM cells, KS4, after the transduction with SOX5-, SOX6-, or SOX21-expressing lentiviruses (n = 3). B, Gene overlap enrichment scores showing correlations of genes up- or downregulated in human primary GBM cells, KS4, after the transduction with SOX5-, SOX6-, or SOX21-expressing lentiviruses (n = 3). C, GO analysis on gene sets up- and downregulated in human primary GBM cells, KS4, transduced with SOX5/6/21-expressing lentiviruses. Significant GO terms are represented in the collapsed bars. D, Expression of p16, p21, p27, p57, and p53 in five human primary GBM cell samples and the glioma cell line U87 4 days after transduction with SOX5-, SOX6-, or SOX21-expressing lentiviruses. EF, FACS-analysis of cell death 9 to 12 days after that GBM cells were transduced with SOX5/6/21 expressing lentiviruses. Quantification of total Annexin V labeling shown as fold change over GFP control (F n = 3). Q1, early apoptotic cells Q2, late apoptotic cells Q3, live cells Q4, necrotic cells. G, Expression of BIM, BID, BAX, BAK, and cleaved caspase-9 and -3 in SOX5/6/21–transduced human primary GBM cells (KS4). HI, X-gal–based detection of cellular senescence in primary human GBM cells (#87) more than 3 days posttransduction with SOX5/6/21–expressing lentiviruses. Quantification of X-gal color intensity and area (I n = 8). Scale bars in H, 20 μm. For all graphs, data are shown as mean ± SEM. *, P < 0,05 **, P < 0,01 ***, P < 0,001.

Cellular defense mechanisms following oncogenic stress are mediated through the upregulation of CDK inhibitors and tumor suppressors, which results in the deceleration of cell-cycle progression, as well as induction of cellular senescence and apoptosis. Because p16, p21, p27, p57, and p53 are potent regulators of these cellular processes (4, 5, 43, 44), we assessed the expression levels of these proteins in cultured human primary GBM cells, 72 hours after the transduction with SOX5/6/21-expressing lentiviruses. As expected, both the primary GBM cells and the established GBM cell lines had undetectable, or only low levels of p16, p21, p27, p57, and p53 proteins (Fig. 6D). However, the levels of these proteins were significantly upregulated in the different cell lines in response to forced expression of SOX5/6/21 (Fig. 6D). Notably, even though their level of upregulation varied in a cell specific manner, cells transduced with SOX21-expressing lentiviruses exhibited the most abundant increase in the protein levels of p16, p21, p27, p57, and p53, compared to those cells overexpressing SOX5 or SOX6 (Fig. 6D).

Because the induction of apoptosis and cellular senescence has been attributed to the activity of CDK inhibitors and p53, we next examined these cellular processes in cultured human GBM cells after transduction with SOX5/6/21-expressing lentiviruses. In line with the upregulation of CDK inhibitors and p53, flow cytometry-based analysis of fluorochrome-labeled Annexin V levels revealed a significantly higher level of apoptosis in U87 cells, as well as, in the five primary GBM cell lines (KS4, G3, JM3, #87, and #89) overexpressing SOX5/6/21, compared to those cells transduced with GFP-expressing lentiviruses (Fig. 6E and F Supplementary Fig. S5E). Consistently, forced expression of SOX5/6/21 resulted in increased levels of the pro-apoptotic proteins BIM, BID, BAX, and BAK, together with upregulation of the active forms of CASPASE-9 and -3, indicating that SOX5/6/21 proteins induce apoptosis in these human primary GBM cells through permeabilization of the mitochondrial membrane (Fig. 6G Supplementary Fig. S5F refs. 45, 46). Furthermore, forced expression of SOX5/6/21 significantly increased the number of cells that entered senescence in the three human primary GBM cell lines (KS4, G3, and #87), as measured by senescence-associated βgal-activity (SA-βgal) and the cleavage of X-gal (Fig. 6H and I Supplementary Fig. S5G ref. 15).

SOX21 mediates tumor suppressor response by modulating p53 levels

Although the above findings provide evidence that increased levels of SOX5, SOX6, and in particular SOX21, are sufficient to restore tumor suppressor responses in human primary GBM cells, shRNA-mediated knockdown of p53 expression inhibited apoptosis and cellular senescence in response to forced SOX21 expression (Fig. 7A–E). The observation that the presence of p53 protein appears to be central for the capacity of SOX21 to facilitate a tumor suppressor response in GBM cells raises the question of how SOX21 promotes the increase in p53 levels. Notably, despite a robust increase in p53 protein levels upon forced SOX21 expression (Figs. 6D and 7A and B), a corresponding upregulation of TP53 gene expression could not be detected (Supplementary Fig. S6A). In fact, although the protein levels of CDK inhibitors (p16, p21, p27, p57) and p53 were increased in response to SOX21 overexpression (Figs. 6D and 7A and B), only CDKN1A (p21) and CDKN1C (p57) demonstrated a significant upregulation at the mRNA level (Supplementary Figs. S6B–S6E). Moreover, while CDKN1A expression is positively regulated by p53 protein (Fig. 7A and B Supplementary Fig. S6F ref. 44), the ability of SOX21 to upregulate the expression of CDKN1A was completely abolished in the presence of shRNA targeting TP53 (Supplementary Fig. S6G and S6H). Consistent with these findings, ChIP-seq–based binding studies of SOX21 in human primary GBM cells (KS4) failed to detect any SOX21 binding in the vicinity of the transcriptional start (<500 kilo base-pairs) of CDKN1A, -1B, -1C, -2A, və ya TP53 (Supplementary Fig. S6I Supplementary Table S3). Thus, the ability of SOX21 to upregulate p16, p27, and p53 appears mainly to be achieved at the protein level.

SOX21 decreases p53 protein turnover. AB, p53 and p21 protein levels in human primary GBM cells, #87 (A) and KS4 cells (B), 4 days after the transduction with lentiviruses expressing SOX21, scrambled shRNAs or shRNAs targeting TP53 transkriptlər. C, Analysis of cell death of primary human GBM cells (KS4) 8 days after the misexpression of SOX21 with or without control shRNAs, or shRNAs targeting TP53 transcripts (n = 3). D, Expression of cleaved caspase-3 in human primary GBM cells (KS4) 8 days after the transduction with lentiviruses expressing SOX21, control shRNAs, or shRNAs targeting TP53 transkriptlər. E, Quantifications of X-gal–based detection of cellular senescence in human primary GBM cells (#87) as fold change over GFP control (n = 3). FG, Cycloheximide (CHX)-based p53 protein turn-over assay in human primary GBM cells (#87 F) and U87 glioma cell line (G) 4 to 5 days posttransduction with control and SOX21 expressing lentiviruses. HI, Expression of phosphorylated p53 (P-p53) in the human primary GBM cells #87 (H) and KS4 (I) transduced with SOX21 or control-expressing lentiviruses. JK, Expression of MDM2 in human primary GBM cells (#87 J) and (KS4 K) transduced with SOX21 or control-expressing lentiviruses. L, Model of how Sox5/6/21 prevent oncogenic transformation. For all graphs, data are shown as mean ± SEM. *, P < 0,05 **, P < 0,01 ***, P < 0,001.

We next examined if SOX21-driven upregulation of p53 is achieved through an ability to stabilize this tumor suppressor on a protein level (47). Indeed, SOX21 markedly extended the half-life of p53 protein in human primary GBM cells (#87) and the glioma cell line U87 after protein synthesis inhibition by cycloheximide (Fig. 7F and G). SOX21 misexpression in these cells also resulted in the upregulation of phosphorylated (Ser15) p53, which is a stable form of this protein (Fig. 7H and I). Moreover, the level of the ubiquitin-protein ligase, MDM2, which is a negative regulator of p53 (48), was significantly reduced in GBM cells overexpressing SOX21 (Fig. 7J and K). However, SOX21 failed to downregulate MDM2 mRNA (Supplementary Fig. S6J) and neither could we detect any binding of SOX21 to the MDM2 gene (Supplementary Table S3). Together these data show that SOX21 can in part restore initiation of a tumor suppressor response in GBM cells by counteracting p53 protein turnover, possibly through the regulation of MDM2 protein levels (Fig. 7L).


Human Population

Human population refers to the number of people living in a particular area, from a village to the world as a whole. A secondary meaning of population is the inhabitants themselves, but in most uses population means numbers.

No one knows the population of the earliest humans, but there may have been only a few tens of thousands of individuals when the species Homo sapiens first emerged 200,000 years ago. Today more than 6 billion human beings inhabit the earth. Three-fifths of them live in one continent, Asia, with the rest occupying every continent except Antarctica.

The overwhelming bulk of human population growth has occurred since the Industrial Revolution began, more than half since 1950. All but a small percentage of the roughly 80 million people added to world population each year live in the world's developing countries, which are home to 80 percent of humanity and more than 95 percent of world population growth. In Europe and Japan, small average family size and relatively modest immigration levels are leading to a leveling of, and even decreases in, population. In the United States, Canada, and Australia, slightly larger families and higher levels of immigration make for continued population growth.

World population grows because births significantly outpace deaths on average. This imbalance occurs not because women are having more children than they once did—quite the reverse𠅋ut because improved sanitation and health mean that many more children than in the past survive to become parents themselves. Human reproduction is such a success story that some analysts believe that today's large and ever-increasing population growth threatens the earth's support systems and contributes to global poverty.

Debate on this question has raged since at least the 1800s. Some economists and other social scientists argue that higher populations provide more human resources for solving problems and producing wealth. Most physical and biological scientists, by contrast, argue that key natural resources𠅏resh water, cropland, forests, and fisheries, for example𠅊re increasingly strained by burgeoning human demands. Rising natural resource consumption by individuals also boosts these demands. The long-term growth of human population clearly has been an especially significant factor in human-induced climate change, species extinction, the loss of forests, and other environmental problems. But scientists and other analysts have been unable to agree on population's exact role in environmental change. Many other factors, from consumption patterns to government policies to the unequal distribution of power and wealth, also influence the environment.

One clear trend in human population is that its growth is slowing down. Women and men increasingly want to have later pregnancies and smaller families than did their own parents. Governments increasingly provide the health services that allow couples to plan their families. For some countries, this trend raises questions about how societies will cope with lower proportions of young and working people. For the world as a whole, however, births are likely to outnumber deaths for decades to come, and human population will continue to grow.


Yaş Strukturu, Əhalinin Artımı və İqtisadi İnkişaf

Əhalinin yaş strukturu əhalinin dinamikasında mühüm amildir. Age structure is the proportion of a population at different age ranges. Age structure allows better prediction of population growth, plus the ability to associate this growth with the level of economic development in the region. Countries with rapid growth have a pyramidal shape in their age structure diagrams, showing a preponderance of younger individuals, many of whom are of reproductive age or will be soon. This pattern is most often observed in underdeveloped countries where individuals do not live to old age because of less-than-optimal living conditions. Amerika Birləşmiş Ştatları kimi inkişaf etmiş ölkələr də daxil olmaqla yavaş inkişaf edən ərazilərin yaş strukturları hələ də piramidal quruluşa malikdir, lakin daha az gənc və reproduktiv yaşlı fərdlər və daha çox yaşlı fərdlər var. Digər inkişaf etmiş ölkələrdə, məsələn, İtaliyada əhalinin artımı sıfırdır. Bu populyasiyaların yaş quruluşu daha çox konikdir, orta yaşlı və yaşlı fərdlərin daha çox faizi var. The actual growth rates in different countries are shown in Figure 4, with the highest rates tending to be in the less economically developed countries of Africa and Asia.

İncəsənət Əlaqəsi

Figure 3: Typical age structure diagrams are shown. The rapid growth diagram narrows to a point, indicating that the number of individuals decreases rapidly with age. In the slow growth model, the number of individuals decreases steadily with age. Stable population diagrams are rounded on the top, showing that the number of individuals per age group decreases gradually, and then increases for the older part of the population.

Age structure diagrams for rapidly growing, slow growing and stable populations are shown in stages 1 through 3. What type of population change do you think stage 4 represents?

Figure 4: The percent growth rate of population in different countries is shown. Notice that the highest growth is occurring in less economically developed countries in Africa and Asia.


Population Distribution Definition

Population distribution is a term that is used to describe how people are spread across a specific area. In other words, population distribution shows where people live. Population distribution can be measured across the entire world or a smaller region within a country or continent. Population density is typically expressed as the number of persons per square kilometer (/km2) or square mile (mi2).

When looking at the world as a whole, the northern hemisphere has a much greater population than the southern hemisphere, which is home to less than 10% of the world’s total population. When looking further at the world’s total population distribution, nearly three-quarters of the population live in Africa and Asia.

Areas that are densely populated have very large populations within a unit of area. Areas that are sparsely populated have much smaller populations in a unit of area. Regions that are not densely populated generally have a hostile environment, including a lack of vegetation, extremely cold temperatures, and/or geographic isolation. Densely populated areas run the risk of higher costs of living, more traffic, depletion of resources, and more pollution.

The most densely populated regions, on the other hand, have more favorable climates, clean water, and an abundance of natural resources. This includes regions such as Western Europe or the Eastern United States. The most densely populated countries are Macau (21,055 persons per square kilometer), Monaco (19,150 persons per square kilometer), and Singapore (8,109 persons per square kilometer). The most densely populated city globally is Dhaka, Bangladesh, where the density is 44,000 per square kilometer. Mumbai, India, follows with 32,300 persons per square kilometer.

Population distribution is shown through a dot mop, with each dot on the map representing many people. This data can also be shown on choropleth maps, which use shading, coloring, and symbols to show population distribution.


Moving Toward a Sustainable Food Future

The challenge of feeding 10 billion people sustainably by 2050 is much harder than people realize. These menu items are not optional—the world must implement all 22 of them to close the food, land and GHG mitigation gaps.

The good news is that all five courses bacarmaq close the gaps, while delivering co-benefits for farmers, society and human health. It will require a herculean effort and major changes to how we produce and consume food. So, let’s get started and order everything on the menu!

Download the full report, Creating a Sustainable Food Future, authored by Tim Searchinger, Richard Waite, Craig Hanson, Janet Ranganathan, Patrice Dumas and Emily Matthews

EDITOR'S NOTE, 4/15/19: In a previous version of the "Animal-based foods are more resource-intensive than plant-based foods" graphic, "rice" and "roots and tubers" were listed in the incorrect order. We have corrected the graphic, and we regret the error.


Müəllif məlumatı

These authors contributed equally: Giorgia Maroni, Mahmoud A. Bassal, Indira Krishnan.

These authors jointly supervised this work: Azhar Ali, Daniel G. Tenen, Elena Levantini.

Affiliations

Cancer Science Institute of Singapore, National University of Singapore, Singapore, Singapore

Giorgia Maroni, Mahmoud A. Bassal, Chee Wai Fhu, Jia Li, Henry Yang, Azhar Ali & Daniel G. Tenen

Harvard Medical School, Boston, MA, USA

Giorgia Maroni, Mahmoud A. Bassal, Indira Krishnan, Junyan Zhang, Riccardo Panella, Assunta De Rienzo, Olivier Kocher, Raphael Bueno, John G. Clohessy, Daniel G. Tenen & Elena Levantini

Institute of Biomedical Technologies, National Research Council (CNR), Area della Ricerca di Pisa, Pisa, Italy

Giorgia Maroni, Maria Cristina Magli & Elena Levantini

Department of Systems Biology, Harvard Medical School, Boston, MA, USA

Virginia Savova, Rapolas Zilionis & Allon M. Klein

Institute of Biotechnology, Life Sciences Center, Vilnius University, Vilnius, Lithuania

Beth Israel Deaconess Medical Center, Boston, MA, USA

Valerie A. Maymi, Nicole Pandell, Eva Csizmadia, Olivier Kocher, John G. Clohessy & Elena Levantini

Preclinical Murine Pharmacogenetics Core, Beth Israel Deaconess Cancer Center, Dana Farber/Harvard Cancer Center, Boston, MA, USA

Valerie A. Maymi, Nicole Pandell & John G. Clohessy

NEST, Scuola Normale Superiore and Istituto Nanoscienze-CNR, Pisa, Italy

Barbara Storti & Ranieri Bizzarri

Platform for Immunotherapy BST-Hospital Clinic, Banc de Sang i Teixits (BST), Barcelona, Spain

Center for Genomic Medicine, Desert Research Institute, Reno, NV, USA

Division of Thoracic Surgery, The Lung Center and the International Mesothelioma Program, Brigham and Women’s Hospital, Boston, MA, USA

Corinne E. Gustafson, Sam Fox, Rachel D. Levy, Claire V. Meyerovitz, Peter J. Tramontozzi, Kimberly Vermilya, Assunta De Rienzo & Raphael Bueno

Unit of Clinical Pharmacology and Pharmacogenetics, Department of Clinical and Experimental Medicine, University of Pisa, Pisa, Italy

Stefania Crucitta & Romano Danesi

Biochemistry Department, Chemistry Institute, University of Sao Paulo, Sao Paulo, Brazil

PTC Therapeutics, 100 Corporate Court, South Plainfield, NJ, USA

Marla Weetall & Art Branstrom

Cell Biology Unit, Department of Pathology and Experimental Therapeutics, Faculty of Medicine and Health Sciences, University of Barcelona, Barcelona, Spain

Stem Cell Biology and Leukemiogenesis Group, Regenerative Medicine Program, Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge - IDIBELL, L’Hospitalet de Llobregat, Barcelona, Spain

Endocrine Unit, Department of Clinical and Experimental Medicine, University Hospital of Pisa, Pisa, Italy

Unit of Clinical Pharmacology and Pharmacogenetics, Department of Laboratory Medicine, University Hospital of Pisa, Pisa, Italy

Department of Surgical, Medical and Molecular Pathology, and Critical Care Medicine, University of Pisa, Pisa, Italy

University of Alabama at Birmingham, Department of Medicine, Hemathology/Oncology, Birmingham, AL, USA

Harvard Stem Cell Institute, Cambridge, MA, USA

Daniel G. Tenen & Elena Levantini

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Siz həmçinin bu müəllifi PubMed Google Scholar-da axtara bilərsiniz

Töhfələr

E.L., D.G.T., A.A., G.M., I.K., and M.A.B. designed the study E.L., A.A., G.M., I.K., M.A.B., J.C., D.S.B., A.G., M.D.R., RB, R.S.W., and J.G.C. performed and planned research E.L., D.G.T., A.A., G.M., I.K., M.A.B., V.S., R.Z., B.S., J.C., R.P., J.L., D.S.B., M.W., A.B., A.G., R.C., M.D.R., R.D., R.B., H.Y., O.K., M.C.M., R.S.W., A.M.K., R.B., and J.G.C. analyzed data F.C.W., V.S., R.Z., V.A.M., N.P., E.C., J.Z., C.E.G, S.F., R.D.L., C.V.M., P.J.T., K.V., A.D.R., S.C., and R.C. performed research and E.L., D.G.T., A.A., G.M., I.K., and M.A.B. kağız yazdı.

Müvafiq müəlliflər