Il complesso della Proteina prova il valuable per il destino cambiante delle cellule

Il DNA contenuto presso ciascuna delle nostre celle è esattamente lo stesso, eppure i tipi differenti di celle - cellule epiteliali, celle del cuore, cellule cerebrali - eseguono le funzioni molto differenti. L'ultimo destino di queste celle è codificato non appena nel DNA, ma in un reticolo specifico delle modifiche chimiche che hanno ricoperto la struttura del DNA. Queste modifiche, o gli indicatori epigenetici mentre sono chiamate, stabile sono portati dentro i nostri genoma -- eccezione fatta per a volte quando le celle cambiano il loro destino, come che cosa accade quando lo sperma incontra l'uovo. Poi sono cancellate completamente.

I Ricercatori alla Scuola di Medicina di UNC hanno scoperto un complesso della proteina che sembra svolgere un ruolo significativo nella cancellazione delle queste istruzioni epigenetiche sul DNA dello sperma, essenzialmente creante una bramma in bianco per i tipi differenti delle cellule di nuovi embrioni per svilupparsi. Il complesso della proteina - elongator chiamato - potrebbe provare il valuable per il destino cambiante delle cellule, quali le cellule tumorali di conversione alle celle normali, come può potere da riattivare i geni soppressori del tumore rimuovendo le modifiche epigenetiche che le impediscono spesso la limitazione della proliferazione delle cellule tumorali.

La scoperta può anche avere implicazioni per la ricerca della cellula staminale fornendo uno strumento per riprogrammare rapidamente le celle adulte per possedere gli stessi attributi delle cellule staminali embrionali, ma senza i problemi di sicurezza o etici delle celle corrente usate per tali studi. I risultati dello studio compaiono online nell'emissione del 6 gennaio 2010 della Natura del giornale.

“Le implicazioni di tale ricerca sono state sempre chiare e ecco perché per anni i ricercatori hanno provato ad identificare un fattore responsabile della cancellazione dei questi indicatori epigenetici,„ ha detto Yi Zhang autore, Ph.D., Ricercatore di Howard Hughes Medical Institute ed il Professor Distinto Kenan senior della biochimica e della biofisica ad UNC. È egualmente un membro del Centro Completo del Cancro di UNC Lineberger.

Gli indicatori Epigenetici sono essenzialmente tag chimici fissati ai genoma di ogni cella, determinanti quali geni saranno girati inserita/disinserita e, infine, che ruolo che il tipo delle cellule avrà nell'organismo. Un modo che questo viene circa è con metilazione del DNA, un trattamento tramite cui i gruppi metilici sono stampati sui cytosines -- una delle quattro basi di DNA -- per produrre un reticolo caratteristico per una cella particolare.

Durante la fertilizzazione, il genoma paterno derivato dallo sperma attivamente demethylated, rimuovente rapidamente questi tag metilici prima della divisione cellulare, mentre il genoma materno demethylated passivamente. Il nuovo reticolo di metilazione sarà ristabilito in fase più avanzata.

“Parecchi studi precedenti hanno identificato i fattori che possono eseguire il demethylation gene-specifico del DNA, ma nostri sono i primi per collegare un complesso della proteina al demethylation globale del DNA che correla alla cellula germinale alla transizione del somatocita,„ Zhang hanno detto.

Lo scienziato di UNC ed i suoi colleghi hanno cercato di scoprire il fattore che orchestra questo demethylation. Creando un tag fluorescente verde che ha affinità non ha metilato il DNA, essi potevano “guardare„ il trattamento di demethylation sotto il microscopio. Con quella tecnologia a disposizione, hanno cominciato a pescare con i fattori di dozzina candidati che hanno creduto potrebbero svolgere un ruolo nel trattamento, in base ai loro beni e reticoli di espressione negli zygotes, celle costituite dall'unione di sperma ed uovo chimici.

Quando “hanno abbattuto„ questi geni del candidato negli zygotes, solo la perdita del gene di elongator ha impedito la capitalizzazione dei tag fluorescenti nel genoma paterno, indicante che era necessario affinchè il demethylation accada. I ricercatori hanno eseguito una serie di esperimenti per confermare i loro risultati, compreso l'ordinamento del genoma paterno per determinare i cambiamenti nello stato di metilazione del DNA.

Zhang dice che l'identificazione di questo gene potrebbe avere implicazioni per la ricerca della cellula staminale, che fino a questo punto è stata soltanto possibile facendo uso di due approcci importanti. Un modo che gli scienziati riprogrammano i nuclei adulti delle cellule è trasferendoli in un uovo, che contiene i fattori che puliscono via tutti gli indicatori epigenetici. L'altro modo è di esprimere parecchi fattori critici della cellula staminale in somatociti adulti, che persuadono le celle di nuovo al loro stato della cellula staminale di virginale. Il primo approccio comprende l'uso degli embrioni, che suscita inquietudini etiche; il secondo comprende i retroviruses, che possono causare il cancro e così non sono considerati sicuro.

“Ma ci potrebbe essere un altro modo,„ dice Zhang. “Molti dei geni che sono attivi in cellule staminali non sono attivi in celle adulte perché sono metilate. Se il elongator può catalizzare il demethylation globale, potrebbe essere l'ingrediente critico a questi cocktail riprogrammanti, permettendoci di generare rapidamente e sicuro le cellule staminali.„

Ora Zhang ed i suoi colleghi stanno eseguendo gli esperimenti biochimici per provare che la proteina possiede la vera attività di demethylase. Sarà un compito difficile, Zhang dice, perché ancora non conoscono tutti gli sottounità del complesso della proteina di elongator. Allo stesso tempo, i ricercatori attivamente stanno studiando gli effetti della proteina riprogrammare e sulle sue implicazioni per la ricerca della cellula staminale.

Sorgente: Università di Scuola di Medicina di North Carolina