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Gene che fa tacere proteina scoperta

Un gruppo dei ricercatori, compreso i biologi all'università di Washington a St. Louis, ha scoperto il ruolo chiave uno dei giochi della proteina in un giro-fuori importante - in questo caso, spegnere di migliaia di geni quasi identici in un impianto ibrido.

Lo studio del fenomeno di dominanza nucleolar, in cui l'insieme parentale dei geni ribosomiali in un ibrido è fatto tacere, Craig Pikaard, Ph.D., professore universitario di Washington di biologia nelle arti & scienze e colleghi ha identificato la proteina HDA6 come giocatore importante nel fare tacere. Facendo uso del genere Arabidopsis dell'impianto pilota, hanno indicato che HDA6 è situato nel nucleo delle celle di Arabidopsis e lo hanno imaged, caratterizzati biochimicamente e definiti il suo ruolo in due attività cellulari che contribuiscono a determinare fare tacere del gene.

Secondo Pikaard, i geni possono essere girati fuori da quando i gruppi dell'acetile - poche entità del due-carbonio - sono eliminati dagli istoni, le proteine che avvolgono il DNA e quando metilazione -- una modifica chimica di citosina, uno dei quattro sottounità chimici di DNA -- accade. La rimozione dei gruppi dell'acetile è chiamata deacetylation. Lui ed i suoi collaboratori hanno trovato che uno di molti deacetylases preveduti dell'istone in Arabidopsis, HDA6 è un attore chiave sia in deacetylation dell'istone che nella metilazione del DNA dei geni ribosomiali del RNA. Entrambi i tipi di modifiche sono studiati come componente di un campo biologico conosciuto come il epigenetics, lo scopo di cui è di capire come l'imballaggio del DNA e delle sue proteine associate può pregiudicare l'espressione genica. In piante come pure in animali, alcuni tratti epigenetici sono stabili e possono essere ereditati quando una cella si divide o persino nella generazione seguente.

Pikaard spiega quello che capisce come alcuni geni sono fatti tacere selettivamente e come gli alleli fatti tacere possono essere accesi ancora possono qualche giorno avere vantaggi pratici. Per esempio, i geni soppressori del tumore che contribuiscono normalmente a tenere le celle dalla divisione incontrollabile sono fatti tacere spesso tramite le modifiche di metilazione e dell'istone del DNA in cellule tumorali, contribuenti alla crescita del tumore. E determinati disordini di sangue che derivano dai geni difettosi espressi in adulti potrebbero essere alleviati se le versioni di quei stessi geni che sono espressi soltanto molto presto in via di sviluppo, ma poi sono fatte tacere in adulti, potrebbero essere accesi soltanto ancora. Comunque soltanto i sogni, attualmente, questi ordinamenti delle idee aggiungono all'eccitazione che circonda il campo del epigenetics.

Per molti anni i biologi hanno ritenuto che il gene che fa tacere nella dominanza nucleolar fosse un risultato di un insieme dei geni ribosomiali del RNA che sono accesi selettivamente. Ma nel 1997, Pikaard ed i colleghi hanno trovato che potrebbero inserire i geni silenziosi facendo uso dei prodotti chimici che inibiscono la metilazione del DNA o il deacetylation dell'istone, indicanti che spegnere un insieme parentale dei geni ribosomiali era realmente il segreto a dominanza nucleolar. Cioè tutti i fattori stati necessari per l'espressione dei geni esistevano ma i geni fatti tacere sono stati negati in qualche modo l'accesso loro. Da allora, Pikaard ed i suoi colleghi sono stati sulla caccia per le proteine responsabili della conservazione dei geni fatti tacere fuori.

In loro articolo corrente, pubblicato il 28 aprile 2006 online, in geni e lo sviluppo e la notizia da copertina per la versione della stampa il giornale fuori del 15 maggio dovuto, di Pikaard e dei suoi collaboratori descrive uno sforzo sistematico per esaminare i 16 ha predetto i deacetylases dell'istone nel genoma per vedere se tutto il gioco un ruolo nella dominanza nucleolar. Hanno fatto gli ibridi transgenici in cui ciascuno dei deacetylases è stato tramortito uno per uno e poi ha esaminato gli impianti per vedere se ci fossero effetti su dominanza nucleolar. In questo trattamento hanno trovato quello che abbattono HDA6 dominanza nucleolar eliminata, tale che i geni normalmente silenziosi ora sono stati accesi.

Per scoprire dove HDA6 è situato nella cella, il gruppo poi geneticamente ha costruito la proteina per includere un tag fluorescente e per trovare che gran parte del HDA6, veduto come segnale rosso d'ardore sotto il microscopio, rivela nel nucleolo, che è precisamente il sito in cui i geni ribosomiali del RNA sono regolamentati e dove la dominanza nucleolar accade. “Abbiamo trovato HDA6 alla scena del crimine, che stava rassicurando,„ Pikaard abbiamo detto.

Lo studente Keith Earley di Ph.D. nel gruppo ha caratterizzato HDA6 biochimicamente ed ha dimostrato che era, infatti, un deacetylase dell'istone, come preveduto e che la proteina avrebbe eliminato i gruppi dell'acetile da vari istoni. Una collaborazione con l'esperto Michael Gross, il Ph.D., professore universitario in spettrometria di massa di Washington di chimica, contribuito a definire le posizioni precise dei gruppi dell'acetile che HDA6 può eliminare, scolarsi a quale ha acetilato gli amminoacidi è implicata.

“La riga inferiore è che HDA6 ha specificità molto vasta. Può eliminare i gruppi dell'acetile dagli istoni multipli e dai lysines multipli di quegli istoni„ ha detto Pikaard.

Quando i gruppi multipli dell'acetile sono sugli istoni, i geni sono accesi, Pikaard hanno spiegato. Quando sono eliminati da HDA6, contribuisce a fare tacere del gene. Facendo uso degli anticorpi che riconoscono le modifiche specifiche dell'istone che si presentano sui geni quando passano da fuori a sopra, il gruppo poteva confermare che le specificità che di deacetylation hanno osservato per HDA6 nella misura della provetta con i cambiamenti nell'acetilazione che si presentano sui geni ribosomiali del RNA in celle viventi.

Egualmente hanno trovato che il meccanismo dietro fare tacere comprende entrambe le modifiche degli istoni e cambia nella metilazione del DNA e che HDA6 pregiudica entrambi.

“Queste modifiche sono collegate in qualche modo insieme,„ Pikaard ha detto. “Sappiamo che funzionano insieme e che HDA6 è un attore chiave. Sono collegate intimamente in un circolare, auto-rinforzando la via. Ciascuno specifica l'altro. Per esempio, nella modificazione degli istoni una via è fissata nel moto per reclutare gli enzimi per eseguire la metilazione del DNA. Inoltre, la metilazione cambiante del DNA piombo ai cambiamenti nella modifica dell'istone„.

Altri collaboratori di Pikaard, tutti gli esperti nella microscopia, sono ricercatori dal Instituto Superior de Agronomia, Tapada da Ajuda, Lisbona, nel Portogallo e la nova il de Lisbona, Monte da Caparica, Caparica, Portogallo di Universidade. Il lavoro è stato supportato dagli istituti nazionali di salubrità e del National Science Foundation come pure dal Fundagco para un Cijncia la e Tecnologia, Portogallo.

L'ultima direzione di Pikaard è di scoprire che cosa incita la cella a decidere quale collochi dei geni ribosomiali per fare tacere.

“Capiamo meglio come fare tacere sta accadendo, ma non conosciamo come la scelta è operata,„ Pikaard abbiamo detto. “Un'altra cosa che vogliamo conoscere è come tutte queste attività per modifica dell'istone e metilazione del DNA stanno funzionando insieme. Ad un certo punto le varie proteine devono interagire. Lo scopo a lungo termine, sebbene, stia trovando il meccanismo choice.„