Žmogaus DNR tamsiosios medžiagos apšvietimas – precedento neturintis „Gyvenimo knygos“ atlasas

Beprecedenčiame atlase mokslininkai pradėjo kartoti, kaip genai įjungiami arba išjungiami skirtingose ​​ląstelėse, o tai yra žingsnis link geresnio genų ir ligų sąsajų supratimo.

Kalifornijos universiteto San Diege mokslininkai sukūrė vienos ląstelės chromatino žmogaus genomo atlasą. Chromatinas sintetinamas iš DNR Baltymas, randamas eukariotinėse ląstelėse. Pagrindinių genų reguliavimo elementų chromatino sritys yra atviros konfigūracijos konkrečiuose ląstelių branduoliuose. Tikslus skirtingų žmogaus audinių tipų ląstelių prieinamų chromatino regionų identifikavimas 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.

„Žmogaus genomas buvo sekvenuotas prieš 20 metų, tačiau šios gyvenimo knygos prasmės aiškinimas tebėra iššūkis“, – sakė genetikos centro direktorius, UC San Diego ląstelių ir molekulinės medicinos profesorius Bing Renas. Medicina ir Kalifornijos universiteto San Diego Ludwigo vėžio tyrimų instituto narys.

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

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

Pastangos užpildyti tuščias vietas yra fiksuojamos dideliu mastu vykdant nuolatines tarptautines pastangas, vadinamas DNR elementų enciklopedija (ENCODE), įskaitant Reno ir kolegų darbą. Visų pirma, jie ištyrė chromatino, DNR ir baltymų komplekso, sudarančio chromosomas eukariotinių ląstelių branduoliuose, vaidmenį ir funkciją.

READ  Mokslininkai matuoja planetos atmosferą kitoje Saulės sistemoje, esančioje už 340 šviesmečių

DNR neša ląstelės genetines 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 darbo su pelėmis Renas ir bendradarbiai atkreipė dėmesį į vienos ląstelės chromatino atlasą žmogaus genome.

Jie taikė daugiau nei 600 000 žmogaus ląstelių tyrimus, paimtus iš 30 suaugusių žmonių audinių tipų iš kelių donorų, ir sujungė šią informaciją su panašiais duomenimis iš 15 vaisiaus audinių tipų, kad atskleistų chromatino būklę beveik 1,2 mln. reguliavimo elementų. Filtruota pagal 222 skirtingus elementus. . Ląstelių tipai.

Tyrimo bendraautorius Sebastianas Presellas, mokslų daktaras ir Kalifornijos universiteto San Diego genetikos centro, bendradarbiavimo tyrimų centro, kuris atliko bandymus, vienas ląstelių genomikos direktorius.

Cis reguliavimo elementai yra nekoduojančios DNR sritys, kurios reguliuoja transkripciją (kopijuoja DNR dalį į RNR) iš gretimų genų. Transkripcija yra pagrindinis procesas, kuris genetinę informaciją paverčia veiksmais.

„Per pastarąjį dešimtmetį atlikti tyrimai parodė, kad nekoduojančios DNR sekos skirtumai yra pagrindinis žmonių poligeninių savybių ir ligų, tokių kaip diabetas, veiksnys. Alzheimerio liga“Ligos ir autoimuninės ligos”, – sakė tyrimo bendraautorius Kyle’as J. Gultonas, daktaras, San Diego universiteto medicinos mokyklos pediatrijos katedros docentas.

„Naujasis modelis, padedantis paaiškinti, kaip šie nekoduojantys variantai prisideda prie ligų, 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. ląstelės“, – sakė pirmasis bendraautoris Kai Zhang, PhD, Ląstelių ir molekulinės medicinos katedros doktorantas. “Tačiau pagrindinė kliūtis, neleidžianti atrakinti nekoduojančių rizikos variantų funkcijos, yra ląstelių tipui būdingų transkripcijos reguliavimo elementų žemėlapių trūkumas žmogaus genome.”

READ  Klimato mokslininkai įspėja: „Golfo srovė“ žlunga - tyrimas

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 specifinius skirtumus tarp ląstelių tipų, esančių keliuose audiniuose, pvz., fibroblastuose, imuninėse ląstelėse ar endotelio ląstelėse, sakė Prissellas.

Nuoroda: „Chromatino prieinamumo vienaląstelis atlasas žmogaus genome“, Kai Zhang, James D. Hookeris, Michaelas Milleris, Xiaomingas Hu, Joshua Chiu ir Olivier B. Gultonas, Allenas Wangas, Sebastianas Preselis ir Bingas Renas, 2021 m. lapkričio 12 d., pasiekiama čia. kalėjimo vienutė.
DOI: 10.1016 / j.cell.2021.10.024

Bendraautoriai: Jamesas D. Hookeris ir Yang E. Lee, Ludwigo vėžio tyrimų institutas ir Kalifornijos universitetas, San Diegas; Michaelas Milleris, Hiaomeng Hou, Joshua Chiou, Olivier B. Poirion, Allen Wang, visi iš UCSD; ir Yunjiang Qiu, Ludwigo vėžio tyrimų institutas, La Jolla.

Šį tyrimą iš dalies finansavo Ludwigo vėžio tyrimų institutas, Nacionalinis žmogaus genomo tyrimų institutas (GRANT 3U54HG006997-04S2), Nacionalinis sveikatos institutas (AMP T2D RFP14) ir Ruth L. Kirchstein nacionalinė institucinė institucija. Nacionalinio bendrųjų medicinos mokslų instituto mokslinių tyrimų apdovanojimas (T32 GM008666).

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *