Открытие в области развития клеток меняет понимание того, как гены формируют ранние эмбрионы

Наши тела содержат примерно 14 триллионов клеток, каждая из которых содержит ядро ​​с ДНК размером два метра в длину и 20 атомов в ширину. Чтобы поместиться внутри каждого ядра, ДНК обвивается вокруг специализированных белков. Эти катушки с обернутой ДНК препятствуют связыванию регуляторных белков генов с кодирующими белками участками генома, что помогает держать гены в «выключенном» положении, когда они не нужны.

До сих пор было неясно, как эта упаковка ДНК влияет на развитие ранних эмбрионов. В статье, опубликованной на этой неделе в журнале Science , исследователи из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете обнаружили, что у эмбрионов мышей — всего через восемь дней после оплодотворения — количество уплотненных участков вдоль генома увеличивается в генах, кодирующих белок. Через несколько дней в фазе клеточной дифференцировки эти домены открываются, позволяя некоторым генам считываться и превращаться в соответствующие им белки.

«Это фундаментальное изменение в нашем понимании того, как гены контролируются в раннем эмбрионе, даже если мы еще не можем увидеть все потенциальные клинические последствия», — сказал Кен Зарет, доктор философии, директор Института регенеративной медицины Пенсильвании. профессор клеточной биологии и биологии развития. «Это исследование демонстрирует важность« выключенного положения »для активности генов в раннем развитии животных».

Первый автор Дарио Никетто, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Зарета, объясняет, что он и соавторы полагают, что на самых ранних стадиях развития возникают более компактные области, кодирующие ген, так что клетка может быстро принимать «решения» о том, какие гены должны быть превращается в белки. Однако, если гены не открыты в правильных областях, чтобы их можно было прочитать и превратить в соответствующие белки, клетки теряют свою надлежащую идентичность и вызывают повреждение ткани и, в конечном итоге, гибель.

Команда также обнаружила, что уплотненные области были отмечены тремя молекулами метила, которые находятся в определенных местах связывания белков вдоль генома. По сути, большее количество триметилирования приводит к большему уплотнению, что означает, что меньше генома доступно для мРНК, чтобы в конечном итоге произвести белки полной длины. С другой стороны, меньшее количество триметилирования означает меньшее уплотнение, поэтому большая часть генома доступна для транскрипции в рабочие белки.

Команда показала, что если они деактивировали ферменты, которые добавляют метильные группы в хромосомы, это вызывает неуместную экспрессию несоответствующих клеткам генов, что в конечном итоге приводит к гибели ткани. Например, они обнаружили, что гены, которые обычно не работают в клетках печени, активируются, что приводит к гибели клеток и, в конечном итоге, к нарушению функции печени.

В будущих исследованиях будет рассмотрено, как три фермента «узнают», какие части генома нужно замолчать.

Это исследование финансировалось Национальными институтами здравоохранения (GM036477, GM110174, DP2MH107055) и Фондом Чарльза Э. Кауфмана (KA2016-85223).

0 0 голос
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии