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Gène amortissant la protéine découverte

Une équipe de recherche, y compris des biologistes à l'université de Washington à St Louis, a découvert la fonction clé une de jeux de protéine dans un d'arrêt important - dans ce cas, s'éteindre des milliers de gènes presque identiques à une centrale hybride.

L'étude du phénomène de la dominance nucléolaire, dans lesquels l'ensemble parental de gènes ribosomiques dans un hybride est amorti, le Craig Pikaard, le Ph.D., le professeur d'Université de Washington de la biologie dans les arts et les sciences et les collègues ont recensé la protéine HDA6 en tant que lecteur important dans l'amortissement. Utilisant le genre Arabidopsis d'installation d'essai, ils ont prouvé que HDA6 est situé au noyau des cellules d'Arabidopsis, et ils l'ont imagé, caractérisent lui biochimiquement et défini son rôle dans deux activités cellulaires qui aident à provoquer l'amortissement de gène.

Selon Pikaard, des gènes peuvent être tournés hors de quand des groupes d'acétyle - peu d'entités de deux-carbone - sont retirés des histones, les protéines qui enveloppent l'ADN, et quand méthylation -- une modification chimique de la cytosine, une des quatre sous-unités chimiques d'ADN -- se produit. Le démontage des groupes d'acétyle est deacetylation appelé. Lui et ses collaborateurs ont constaté qu'une de beaucoup de déacétylases prévues d'histone dans Arabidopsis, HDA6 est un acteur clé dans le deacetylation d'histone et la méthylation d'ADN des gènes d'ARN ribosomique. Les deux types de modification sont étudiés en tant qu'élément d'un inducteur biologique connu sous le nom d'epigenetics, l'objectif dont est comprendre comment l'emballage de l'ADN et ses protéines associées peuvent affecter l'expression du gène. Chez les plantes, ainsi que les animaux, quelques traits épigénétiques sont stables et peuvent être hérités quand une cellule se divise ou même en prochain rétablissement.

Pikaard explique cela comprenant comment quelques gènes sont sélecteur amortis et comment des allèles amortis peuvent être allumés de nouveau peuvent un jour avoir les avantages pratiques. Par exemple, des gènes suppresseur de tumeur qui aident normalement à maintenir des cellules de la division incontrôlablement sont souvent amortis par des modifications de méthylation et d'histone d'ADN en cellules cancéreuses, contribuant à la croissance tumorale. Et certains troubles sanguins résultant des gènes défectueux exprimés en adultes pourraient être allégés si des versions de ces mêmes gènes qui sont seulement exprimés très tôt à l'étude, mais sont alors amorties dans les adultes, pourraient seulement être allumés de nouveau. Cependant seulement les rêves, actuellement, ces tris des idées ajoutent à l'excitation entourant l'inducteur de l'epigenetics.

Depuis de nombreuses années les biologistes ont pensé que le gène amortissant dans la dominance nucléolaire était un résultat d'un ensemble de gènes d'ARN ribosomique étant sélecteur allumés. Mais en 1997, Pikaard et collègues ont constaté qu'ils pourraient brancher les gènes silencieux utilisant les produits chimiques qui empêchent la méthylation d'ADN ou le deacetylation d'histone, indiquant qu'arrêter un ensemble parental de gènes ribosomiques était réellement le secret à la dominance nucléolaire. En d'autres termes, tous les facteurs requis pour l'expression des gènes étaient en place mais d'une certaine manière les gènes amortis ont été refusés l'accès à eux. Depuis lors, Pikaard et ses collègues ont été sur la chasse pour les protéines responsables de maintenir les gènes amortis hors circuit.

En leur papier actuel, en ligne publié le 28 avril 2006, en gènes et développement, et l'article-couverture pour la version imprimée le tourillon à l'extérieur du 15 mai dû, de Pikaard et de ses collaborateurs décrivent un effort systématique pour examiner les 16 a prévu des déacétylases d'histone dans le génome pour voir si n'importe quel jeu un rôle dans la dominance nucléolaire. Elles ont effectué les hybrides transgéniques dans lesquels chacune des déacétylases a été assommée un et a alors examiné les centrales pour voir s'il y avait des effets sur la dominance nucléolaire. Dans ce procédé ils ont constaté que démanteler HDA6 a éliminé la dominance nucléolaire, tels que les gènes normalement silencieux ont été maintenant tournés en circuit.

Pour découvrir où HDA6 est situé dans la cellule, le groupe alors a génétiquement conçu la protéine pour inclure une balise fluorescente et pour constater qu'une grande partie du HDA6, vu comme signe rouge rougeoyant sous le microscope, apparaît dans le nucleolus, qui est avec précision le site où des gènes d'ARN ribosomique sont réglés et où la dominance nucléolaire se produit. « Nous avons trouvé HDA6 à la scène du crime, qui rassurait, » Pikaard avons dit.

Le stagiaire de Ph.D. Keith Earley dans le groupe a caractérisé HDA6 biochimiquement et a expliqué que c'était, en fait, une déacétylase d'histone, comme prévu, et que la protéine retirerait des groupes d'acétyle de plusieurs différentes histones. Une collaboration avec l'expert en matière Michael Gross, Ph.D., professeur d'Université de spectrométrie de masse de Washington de chimie, aidé à définir l'emplacement précis des groupes d'acétyle que HDA6 peut retirer, avaler à ce qui a acétylé des acides aminés sont impliquée.

« La ligne inférieure est que HDA6 a la spécificité très grande. Elle peut retirer les groupes d'acétyle des histones multiples et des lysines multiples de ces histones » a dit Pikaard.

Quand les groupes multiples d'acétyle sont sur les histones, les gènes sont allumés, Pikaard ont expliqué. Quand ils sont retirés par HDA6, il contribue à l'amortissement de gène. Utilisant les anticorps qui identifient les modifications spécifiques d'histone qui se produisent sur les gènes quand elles commutent de hors circuit à en circuit, le groupe pouvait confirmer que les spécificités de deacetylation qu'elles ont observées pour HDA6 dans l'équiper d'éprouvette des changements de l'acétylation qui se produisent sur des gènes d'ARN ribosomique en cellules vivantes.

Ils ont également constaté que le mécanisme derrière l'amortissement comporte les deux modifications des histones et change dans la méthylation d'ADN, et que HDA6 affecte les deux.

« D'une certaine manière ces modifications sont jointes ensemble, » Pikaard a dit. « Nous savons qu'elles fonctionnent ensemble et que HDA6 est un acteur clé. Elles sont intimement jointes dans un circulaire, auto-renforçant la voie. Chacun spécifie l'autre. Par exemple, en modifiant les histones une voie est réglée en mouvement pour recruter des enzymes pour exécuter la méthylation d'ADN. De même, la méthylation changeante d'ADN mène aux changements de la modification d'histone ».

D'autres collaborateurs de Pikaard, tous les experts en matière de microscopie, sont des chercheurs d'Instituto Superior de Agronomia, Tapada Danemark Ajuda, à Lisbonne, au Portugal, et le nova De Lisbonne, Monte Danemark Caparica, Caparica, Portugal d'Universidade. Le travail a été supporté par les instituts nationaux de la santé et du National Science Foundation ainsi que le Fundagco Para un Cijncia e Tecnologia, Portugal.

Le sens éventuel de Pikaard est de découvrir ce qui incite la cellule à décider ce que réglez des gènes ribosomiques pour amortir.

« Nous comprenons mieux comment l'amortissement se produit, mais nous ne savons pas comment le choix est effectué, » Pikaard avons dit. Une « autre chose que nous voulons savoir est comment toutes ces activités pour la modification d'histone et la méthylation d'ADN fonctionnent ensemble. À une certaine remarque les protéines variées doivent agir l'un sur l'autre. L'objectif à long terme, bien que, trouve le mécanisme bien choisi. »