Kalifornijos universiteto San Diege mokslininkai sukūrė vienos ląstelės chromatino žmogaus genomo atlasą. Chromatinas yra DNR ir baltymų kompleksas, randamas eukariotinėse ląstelėse. Pagrindinių genų reguliavimo elementų chromatino sritys yra atviros konfigūracijos konkrečiuose ląstelių branduoliuose. Tikslus prieinamų chromatino sričių identifikavimas ląstelėse iš skirtingų žmogaus audinių tipų bus pagrindinis žingsnis siekiant suprasti genų reguliavimo elementų (nekoduojančios DNR) vaidmenį žmonių sveikatai ar ligoms.

Rezultatai buvo paskelbti internete 2021 m. lapkričio 12 d kalėjimo vienutė.

Mokslininkams žmogaus genomas, žinomas kaip „gyvybės knyga“, dažniausiai yra nerašytas. Ar bent jau neskaitytas. Nors mokslas nustatė garsųjį (apytikslį) visų baltymus koduojančių genų, reikalingų žmogui sukurti, skaičių, beveik 20 000+, šis įvertinimas iš tikrųjų nepradeda tiksliai paaiškinti, kaip vyksta statybos procesas arba, jei liga, ji gali suklysti.

Ping Ren, PhD, Genetikos centro direktorius, Kalifornijos universiteto San Diego medicinos mokyklos ląstelių ir molekulinės medicinos profesorius ir UCSD Ludwigo vėžio tyrimų instituto narys.

„Viena iš pagrindinių priežasčių yra ta, kad dauguma žmogaus DNR sekų, daugiau nei 98 procentai, yra nekoduotos baltymais, ir mes dar neturime genetinių kodų knygos, kad būtų galima atrakinti šiose sekose esančią informaciją.

Kitaip tariant, tai panašu į skyrių pavadinimų supratimą, bet likusieji puslapiai paliekami tušti.

Apie pastangas užpildyti tuščias vietas plačiai pranešama vykstančioje tarptautinėje pastangoje, vadinamoje DNR elementų enciklopedija (ENCODE), ir tai apima Ren ir jo kolegų darbą. Visų pirma, jie ištyrė vaidmenį ir funkciją chromatinas, kuris yra DNR ir baltymų, sudarančių chromosomas branduolių viduje, kompleksas eukariotinės ląstelės.

DNR neša genetines ląstelės instrukcijas. Pagrindiniai chromatino baltymai, vadinami histonais, padeda tvirtai surinkti DNR į kompaktišką formą, kuri tilptų į ląstelės branduolį. (Kiekviename ląstelės branduolyje yra maždaug šešių pėdų DNR, o kiekviename žmogaus kūne yra maždaug 10 milijardų mylių.) Chromatino DNR sujungimo pokyčiai yra susiję su DNR replikacija ir genų ekspresija.

po, po Darbas su pelėmisRenas ir bendradarbiai atkreipė dėmesį į vienos ląstelės chromatino atlasą žmogaus genome.

Jie taikė tyrimus daugiau nei 600 000 žmonių ląstelės Iš kelių donorų buvo paimta 30 suaugusių žmonių audinių, o ši informacija buvo sujungta su panašiais duomenimis iš 15 vaisiaus audinių tipų, kad būtų atskleista chromatino būklė esant maždaug 1, 2 milijono cis-filtrų.organizaciniai elementai 222 skirtingų tipų ląstelėse.

Tyrimo bendraautorius Sebastianas Preselis, mokslų daktaras ir UC San Diego epigenomikos centro, bendradarbiavimo tyrimų centro, kuris atliko bandymus, vienas ląstelių genomikos direktorius.

Cis reguliavimo elementai yra nekoduojančios DNR sritys, reguliuojančios gretimų genų transkripciją (DNR dalies kopijavimą į RNR). Transkripcija yra pagrindinis procesas, kuris genetinę informaciją paverčia veiksmais.

„Per pastarąjį dešimtmetį atlikti tyrimai parodė, kad nekoduojančios DNR sekos variacijos yra pagrindinis žmonių poligeninių požymių ir ligų, tokių kaip diabetas, Alzheimerio liga ir autoimuninė liga, variklis“, – sakė tyrimo bendraautorius Kyle’as J. Gultonas, daktaras, Kalifornijos universiteto San Diego medicinos mokyklos pediatrijos katedros docentas.

„Naujas modelis, padedantis paaiškinti, kaip šie nekoduojantys variantai prisideda prie ligos, teigia, kad šie sekos pokyčiai sutrikdo transkripcijos reguliavimo elementų funkciją ir sukelia genų ekspresijos defektus su liga susijusių ląstelių tipuose, tokiuose kaip neuronai, imuninės ląstelės ar epitelio ląstelės. ląstelių“, – sakė autorius. Pirmasis dalyvis Kai Zhang, PhD, yra Ląstelių ir molekulinės medicinos katedros doktorantas. „Tačiau pagrindinė kliūtis, neleidžianti atrakinti nekoduojančių rizikos variantų funkcionalumo, yra ląstelių tipui būdingo transkripcijos reguliavimo elementų atvaizdavimo trūkumas. žmogaus genai. “

Nauji atradimai nustato ląstelių tipus, susijusius su 240 poligeninių požymių ir ligų patologinėmis savybėmis, ir iliustruoja nekoduojančių variantų riziką, sakė Ren.

„Manome, kad šis išteklius labai palengvins mechanizmo tyrimą įvairiose žmonių ligose daugelį metų”.

Chromatino atlasas taip pat leis mokslo bendruomenei atskleisti audinių aplinkos skirtumus įvairiuose audiniuose, pavyzdžiui, fibroblastuose, imuninėse ląstelėse ar endotelio ląstelėse, sakė Preselis.