Una Università dell'Oregon Health & Science guidato lo sviluppo di una tecnica per identificare gli elementi di controllo che guidano l'espressione di geni nelle cellule cerebrali potrebbe scatenare la malattia-combattimento potenziale del genoma umano tanto acclamato.
Gli scienziati del Vollum OHSU Istituto , che ha guidato lo studio multidisciplinare che appare nell'edizione del 29 dicembre sulla rivista Cell , chiedono l'approccio un significativo passo avanti nella comprensione del genoma.
Il direttore Vollum, Richard Goodman, MD, Ph.D., professore di biologia cellulare e dello sviluppo, e biochimica e biologia molecolare, OHSU School of Medicine, ha detto che la tecnica potrebbe dare una spinta fondamentale per la nuova era di scoperte genomiche indicati quando il Progetto Genoma Umano è stato completato all'inizio dello scorso anno.
"Il problema era come per comprendere l'enorme quantità di informazioni genomiche che sono state generate", ha detto Goodman. "Il nostro approccio aiuterà a sbloccare il controllo regolamentare del genoma".
L'approccio potrebbe aumentare la comprensione delle vie dietro aberrazioni genetiche che causano il diabete, il morbo di Parkinson, malattie cardiache, cancro e altre malattie, ha detto.
Tecnica della squadra Vollum, sviluppato in collaborazione con gli scienziati del Brookhaven National Laboratory di Upton, NY, e la State University di New York, Stony Brook, il risultato di uno sforzo da Soren Impey, Ph.D., nel laboratorio di Goodman per caratterizzare una famiglia di geni regolati dalla "risposta cAMP elemento vincolante" delle proteine, o CREB. Questa molecola ben caratterizzato è tra un gruppo di proteine denominate fattori di trascrizione che interagiscono con elementi regolatori nel DNA che sono responsabili di aumentare o diminuire il livello di espressione genica nelle cellule.
La tecnica prevede il collegamento tra DNA di una cellula con la proteina fattore di trascrizione, poi isolare il complesso attraverso un processo chiamato immunoprecipitazione. Strisce di 21-nucleotide-lungo DNA vengono poi rilasciati dal DNA immunoprecipitato di creare "tag firma genomica", che sono poi identificate nella banca dati del genoma internazionale. Il metodo scoperto circa 6.300 regioni regolatorie che mappati siti distinti sul genoma.
"Un sottoinsieme di queste regioni evidenziare nuovi geni", ha detto Impey, assistente professore di neurologia, OHSU School of Medicine, e autore principale dello studio.
Goodman chiama il processo "l'analisi più completa ad oggi in un sistema di metazoi - cioè un sistema multicellulare. - Di cui i fattori di trascrizione si legano ai loro obiettivi genomica" Dà scienziati un sistema per l'estrazione l'intero genoma di tutti i siti che comportano un dato normativo proteina fattore di trascrizione.
"Si può iniziare a mettere insieme una mappa trascrizionale di percorsi che sono coinvolti nelle funzioni cellulari", ha detto. "In passato, è stato possibile solo a guardare una parte molto piccola del genoma, ma ora possiamo guardare l'intera faccenda. E 'un grande passo avanti."
David Ginty, Ph.D., professore di neuroscienze presso la Johns Hopkins University School of Medicine a Baltimora, il controllo studi molecolari della crescita e la sopravvivenza dei neuroni nel sistema nervoso dei vertebrati sviluppo come investigatore Howard Hughes Medical Institute. Ha detto che la sfida di sfruttare il genoma umano è stato quello di scoprire le relazioni tra geni identificati e per capire come complessi schemi di espressione genica hanno luogo.
Ma la scoperta del laboratorio di Goodman, Ginty ha detto, aiuterà gli scienziati a capire come i fattori di trascrizione coordinare complessi modelli genetici e, quindi, come le cellule differenti sono fatti e come funzionano.
"Lo studio prevede un approccio meravigliosamente semplice per identificare i meccanismi di controllo complessi genomica", ha detto. "Il metodo dovrebbe rivelarsi utile per stabilire come insiemi di geni vengono attivati o disattivati in qualsiasi tipo di cellula dato, e come la diversità cellulare e funzionale è raggiunto".
Esplorazione del genoma umano è stata frenetica da quando il Consorzio Human Genome Sequencing, ha portato negli Stati Uniti dal National Human Genome Research Institute e del Dipartimento di Energia, e The Institute for Genomic Research (TIGR), una società privata di sequenziamento del genoma, ha annunciato il completamento del Progetto Genoma Umano più di due anni prima del previsto nel mese di aprile 2003. Tra 20.000 e 25.000 geni che codificano per proteine che svolgono funzioni più la vita sono stati trovati. Ma c'era un problema.
"Non è geni molti", ha detto Goodman. "E così, in un certo senso, dichiarando il genoma risolvere era alquanto arbitraria perché è risolto quando si ha realmente capito. Se guardate il genoma, o il database che il genoma fornito, quello che hai è un mucchio di lettere e si è per essere decodificati per capire che cosa significano quelle lettere. "
Goodman confrontato il genoma di una rubrica in cui si alternano i nomi "con un sacco di lettere senza senso", e gli stessi nomi sono stati rotti in pezzi. "E invece di avere 26 lettere, ci sono solo quattro, e sono tutti confusi", ha detto. "E 'difficile sapere da dove i geni di inizio e fine."