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I geni di salto aiutano l'unicità di detemine di diversi cervelli

I cervelli sono meraviglie di diversità: nessuno sguardo due lo stessi -- nemmeno quelli altrimenti dei gemelli monozigoti. Gli scienziati all'istituto di Salk per gli studi biologici possono trovare una spiegazione per la varietà d'imbarazzo nell'organizzazione e nella funzione del cervello: elementi mobili, pezzi di DNA che possono saltare da un posto nel genoma ad un altro, cambianti a caso le informazioni genetiche in singole cellule cerebrali. Se abbastanza di questi salti accadono, potrebbero permettere che i diversi cervelli si sviluppino distintamente nei modi diversi.

“Questa mobilità aggiunge un elemento di varietà e flessibilità ai neuroni in un senso darwiniano reale di irregolarità e della selezione,„ dice Fred H. Gage, professore e co-testa del laboratorio della genetica all'istituto di Salk ed all'autore principale dello studio pubblicato in natura di questa settimana. Questo trattamento di creazione della diversità con l'aiuto degli elementi mobili e poi di selezionare per il più adatto si limita al cervello e lascia altri organi inalterati. “Non vorreste quell'elemento aggiunto di individualità nel vostro cuore,„ aggiunge.

Le celle del precursore nel cervello embrionale, che maturano nei neuroni, guardano ed agiscono le più o meno stesse. Tuttavia, questi precursori infine provocano una panoplia delle cellule nervose che sono enorme diverse nel modulo e nella funzione ed insieme formano il cervello. L'identificazione dei meccanismi che piombo a questa differenziazione è stata una sfida di lunga durata. “La gente ha speculato che ci potrebbe essere un meccanismo per creare la diversità in cervello come c'è nel sistema immunitario e la diversità del sistema immunitario è forse l'analogia che più vicina abbiamo,„ dice il calibro.

Nel sistema immunitario, i geni che codificano per gli anticorpi sono mescolati per creare un'ampia varietà di anticorpi capaci di riconoscimento dei un numero infinito antigeni distinti.

Nel loro studio, i ricercatori hanno tenuto la carreggiata molto attentamente un singolo elemento genetico mobile umano, un cosiddetto elemento LINE-1 o L1 in celle di un neurone coltivate del precursore dai ratti. Poi lo hanno presentato nei mouse. Ogni volta che l'elemento costruito L1 ha saltato, la cella commovente ha cominciato emettere luce verde [PERCHÉ?]. “Eravamo molto emozionanti quando abbiamo veduto le celle verdi da ogni parte del cervello in nostri mouse,„ diciamo il ricercatore ed il co-author il M. Carolina N. Marchetto, “perché poi abbiamo saputo che è accaduto in vivo e non potrebbe essere allontanato come artefatto della cultura del tessuto.„

Gli elementi commutabili L1, o “i geni di salto„ mentre spesso sono chiamati, compongono 17 per cento del nostro DNA genomico ma pochissimo è conosciuto circa loro. Quasi tutti marooned in un posto permanente dalle mutazioni che le rendono disfunzionali, ma in esseri umani cento circa è libero di muoversi via “un meccanismo dell'inserimento e della copia„. Lungamente allontanato come DNA inutile del ciarpame “o di linguaggio incomprensibile„, gli elementi commutabili L1 erano probabilmente parassiti o rimanenze intracellulari a partire dalla nostra esperienza evolutiva distante.

È stato conosciuto a lungo che gli elementi L1 sono attivi in testicolo ed in ovaie, che spiega come potenzialmente svolgono un ruolo nell'evoluzione passando sulle nuove inserzioni alle generazioni future. “Ma nessuno ha dimostrato mai in modo convincente la mobilità in celle all'infuori delle celle di linea germinale,„ dice il calibro.

Oltre alla loro attività in testicolo ed in ovaie, gli elementi di salto L1 sono non solo unici al cervello adulto ma sembrano accadere anche durante le fasi iniziali dello sviluppo delle cellule nervose. Il gruppo di Salk ha trovato le inserzioni soltanto in celle di un neurone del precursore che già avevano assunto il loro impegno iniziale a trasformarsi in un neurone. Altri tipi delle cellule trovati nel cervello, quali i oligodendrocytes ed i astrocytes, erano inalterati.

Almeno nella linea germinale, le copie di L1s sembrano inserirsi più o meno a caso il genoma della loro cellula ospite. “Ma in celle di un neurone del progenitore, questi elementi mobili sembrano cercare i geni espressi in neuroni. Pensiamo che è perché quando le celle cominciano differenziarsi le celle cominciano aprire i geni ed esporre il loro DNA alle inserzioni,„ spiega il co-author Alysson R. Muotri. “Che cosa abbiamo indicato per la prima volta siamo che una singola inserzione può incasinare l'espressione genica ed influenzare la funzione di diverse celle,„ aggiunge.

Tuttavia, è troppo in anticipo per dire ogni quanto tempo il movimento endogeno degli elementi L1 in neuroni umani e quanto questo trattamento è regolamentato strettamente o che cosa accade quando questo trattamento va storto, calibro di avvertenze. “Abbiamo esaminato soltanto un elemento L1 con un gene dell'indicatore e possiamo dirlo soltanto che la motilità è probabile sensibilmente più per gli elementi endogeni L1,„ aggiungiamo.