Apgaismo tumšo vielu cilvēka DNS

Kalifornijas Universitātes Sandjego pētnieki ir izveidojuši cilvēka genoma vienas šūnas hromatīna atlantu. Hromatīns ir DNS un olbaltumvielu komplekss, kas atrodams eikariotu šūnās. Galveno gēnu regulējošo elementu hromatīna reģioni parādās atklātās konfigurācijās noteiktos šūnu kodolos. Precīza pieejamo hromatīna reģionu identificēšana šūnās no dažāda veida cilvēka audiem būs galvenais solis, lai izprastu gēnu regulējošo elementu (nekodējošā DNS) lomu cilvēka veselībā vai slimībās.

Rezultāti tika publicēti tiešsaistē 2021. gada 12. novembra numurā cietuma kamera.

Zinātniekiem cilvēka genoms, kas pazīstams kā “dzīves grāmata”, lielākoties ir nerakstīts. Vai vismaz nelasīts. Lai gan zinātne ir izvirzījusi slavenu (aptuvenu) visu cilvēka uzbūvei nepieciešamo proteīnus kodējošo gēnu skaitu, kas ir gandrīz 20 000+, šī aplēse īsti nesāk izskaidrot, kā tieši notiek būvniecības process vai, gadījumā, ja slimība, tā var noiet greizi.

teica Ping Ren, PhD, Ģenētikas centra direktors, Kalifornijas Universitātes Sandjego Medicīnas skolas šūnu un molekulārās medicīnas profesors un UCSD Ludviga Vēža pētniecības institūta loceklis.

“Viens no galvenajiem iemesliem ir tas, ka lielākā daļa cilvēka DNS sekvenču, vairāk nekā 98 procenti, nekodē ar olbaltumvielām, un mums vēl nav ģenētisko kodu grāmatas, lai atbloķētu šajās sekvencēs iegulto informāciju.”

Citiem vārdiem sakot, tas atgādina nodaļu nosaukumu izdomāšanu, bet pārējās lapas atstāj tukšas.

Par centieniem aizpildīt tukšās vietas tiek plaši ziņots notiekošajā starptautiskajā pasākumā, ko sauc par DNS elementu enciklopēdiju (ENCODE), un tie ietver Renas un kolēģu darbu. Jo īpaši viņi pētīja lomu un funkcijas hromatīns, kas ir DNS un olbaltumvielu komplekss, kas veido hromosomas kodolu iekšpusē eikariotu šūnas.

DNS satur šūnas ģenētiskos norādījumus. Galvenie hromatīna proteīni, ko sauc par histoniem, palīdz cieši salikt DNS kompaktā formā, kas iekļaujas šūnas kodolā. (Katrā šūnas kodolā ir aptuveni sešas pēdas DNS, un katrā cilvēka ķermenī ir aptuveni 10 miljardu jūdžu attālumā.) Izmaiņas, kā hromatīns veido DNS, ir saistītas ar DNS replikāciju un gēnu ekspresiju.

pēc, pēc Darbs ar pelēmRens un līdzstrādnieki pievērsa uzmanību vienas šūnas hromatīna atlantam cilvēka genomā.

Viņi izmantoja testus vairāk nekā 600 000 cilvēku šūnas No vairākiem donoriem tika ņemti 30 pieaugušo cilvēka audu paraugi, un pēc tam šī informācija tika apvienota ar līdzīgiem datiem no 15 augļa audu veidiem, lai atklātu hromatīna stāvokli aptuveni 1, 2 miljonu cis filtru.organizatoriskie elementi 222 dažādos šūnu tipos.

Pētījuma līdzautors Sebastians Presels, PhD, un vienas šūnas genomikas līdzdirektors UC Sandjego epigenomikas centrā, sadarbības pētniecības centrā, kas veica testus.

Cis regulējošie elementi ir nekodējošas DNS reģioni, kas regulē blakus esošo gēnu transkripciju (DNS daļas kopēšanu RNS). Transkripcija ir pamatprocess, kas pārvērš ģenētisko informāciju darbībās.

“Pēdējā desmitgadē veiktie pētījumi ir parādījuši, ka nekodētas DNS sekvences variācijas ir galvenais cilvēku poligēnu iezīmju un slimību, piemēram, diabēta, Alcheimera slimības un autoimūno slimību, virzītājspēks,” sacīja pētījuma līdzautors Kails Dž. Gultons, Ph.D., Kalifornijas Universitātes Sandjego Medicīnas skolas Pediatrijas katedras docents.

“Jauns modelis, kas palīdz izskaidrot, kā šie nekodējošie varianti veicina slimību rašanos, ka šīs secības izmaiņas traucē transkripcijas regulējošo elementu darbību un izraisa defektīvu gēnu ekspresiju ar slimību saistītos šūnu tipos, piemēram, neironos, imūnās šūnās vai epitēlija šūnās. šūnas,” sacīja autors. Pirmais dalībnieks Kai Džans, PhD, ir pēcdoktorants Šūnu un molekulārās medicīnas katedrā. “Tomēr galvenais šķērslis nekodējošu riska variantu funkcionalitātes atbloķēšanai ir šūnu tipam specifiskas transkripcijas regulējošo elementu kartēšanas trūkums. cilvēka gēni. ”

Jaunie atklājumi identificē šūnu tipus, kas attiecas uz 240 poligēnu pazīmju un slimību patoloģiskajām iezīmēm, un ilustrē nekodējošu variantu riskus, sacīja Ren.

“Mēs uzskatām, ka šis resurss daudzus gadus ievērojami atvieglos mehānisma izpēti dažādās cilvēku slimībās.”

Hromatīna atlants arī ļaus zinātnieku aprindām atklāt atšķirības audu vidē vairākos audos sastopamo šūnu veidiem, piemēram, fibroblastiem, imūnšūnām vai endotēlija šūnām, sacīja Presels.