Ricerca: Aspetti Critici del programma regolatore del genoma umano codificato dagli elementi genomica di sequenza

Poiché gli studi classici di Jacob e di Monod nell'inizio degli anni 60, è stato evidenti che le sequenze del genoma contengono non solo le cianografie per i geni e le proteine che codificano, ma anche le istruzioni per un programma regolatore coordinato che governa quando, dove e fino a che punto questi geni e proteine sono espressi. L'esecuzione di questo codice regolatore è che cosa tiene conto la creazione della cella molto differente e i tessuto-tipi dallo stesso insieme delle istruzioni genetiche hanno trovato nel nucleo di ogni cella. Uno studio recente pubblicato in PNAS (27 luglio 2015) indica che gli aspetti critici di questo programma regolatore sono codificati dagli elementi genomica di sequenza che erano precedentemente probabilmente mero “DNA del ciarpame„ senza le funzioni importanti.

La vasta maggioranza del genoma umano (~98% delle informazioni genetiche totali) non è dedicata alle proteine di codifica ed a questa sequenza di non codifica inizialmente è stata designata come “DNA del ciarpame„ per sottolineare la sua mancanza di funzione evidente. Gran Parte di cosiddetto DNA del ciarpame in nostri genoma si è accumulato durante tempo evolutivo dovuto l'attività degli elementi retrotransposable (RTEs), che sono capaci di muoversi (trasporre) da una posizione verso un altro nel genoma e fanno le copie di se stessi quando agiscono in tal modo. Questi elementi sono stati considerati come parassiti genomica che esistono in virtù della loro capacità di ripiegarsi ai numeri alti all'interno dei genoma senza svolgere alcuna funzione utile per i host in cui risiedono. Tuttavia, gli studi recenti sui RTEs hanno indicato che possono in effetti codificare le funzioni importanti e molta della loro attività funzionale risulta essere collegata con come i genoma sono regolamentati. I RTEs sono stati collegati alla funzione della cellula staminale, differenziazione del tessuto, progressione del cancro ed infine invecchiare ed a patologie relative all'età.

Lo studio da Wang et al. recentemente pubblicato in PNAS (27 luglio 2015) fornisce una nuova prospettiva sul ruolo che RTE-è derivato sequenze gioca nell'esecuzione precisa del programma regolatore del genoma umano. Questo studio ha trovato che una classe particolare di RTEs - Ripetizioni Sparpagliate Mammifero Di ampiezza (MIR) - può servire da punti di riferimento genetici che contribuiscono a mirare ai meccanismi regolatori specifici a tantissimi siti genomica e quindi a piombo al regolamento coordinato dei geni ha individuato vicino questi siti.

Questa scoperta era condutta da un gruppo dei biologi di calcolo, piombo dal Dott. Re Giordania, Professore Associato e Direttore del Programma del Laureato di Bioinformatica al Georgia Institute Of Technology, che ha eseguito “un'analisi di grandi dati„ dei gruppi di dati massicci generati dai centinaia di scienziati da dozzine di laboratori intorno al mondo che lavora come componente “dell'Enciclopedia degli Elementi del DNA„ o CODIFICA il progetto. La Loro analisi di dati completa ed integrata, condotta soprattutto vicino dal Dott. Jianrong Wang dal gruppo del Dott. Giordania, li ha permessi di segnare la posizione con esattezza di migliaia di diversi elementi del MIR nel genoma umano che sembrano funzionare come cosiddetti “elementi di limite„ in celle del Linfocita T del sistema immunitario.

Gli elementi di Limite sono sequenze regolarici epigenetiche che separano le regioni transcriptionally attive del genoma umano dalle regioni transcriptionally silenziose in un modo specifico cella tipo. In questo modo, questi elementi regolatori critici contribuiscono a fornire le identità distinte ai tipi differenti delle cellule, sebbene tutti contengano gli insiemi identici di informazioni. I programmi regolatori che sono alla base questo della cella e delle funzioni tessuto-specifiche e delle identità sono basati in gran parte sull'imballaggio del genoma. I Geni che non dovrebbero essere espressi in una cella o in un tessuto data sono situati nelle regioni strettamente imballate del genoma ed inaccessibile ai fattori di trascrizione che li accenderebbero altrimenti. Questi elementi di limite contribuiscono a stabilire la geografia del genoma che imballa delineando i margini fra le regioni silenziose in cui i geni non sono espressi e le regioni attive in cui sono. In questo ruolo critico, gli elementi di limite contribuiscono a gestire la sincronizzazione e le dimensioni di espressione genica attraverso l'intero genoma. Di conseguenza, i difetti nell'organizzazione del genoma dagli elementi di limite sono altamente pertinenti per i trattamenti fisiologici e patologici.

“I Nostri colleghi al Georgia Institute Of Technology potevano costruire sopra la nostra scoperta iniziale che un'altra classe di retrotransposone, l'elemento SINEB2, può svolgere la funzione di limite al luogo dell'ormone della crescita del mouse,„ hanno detto il Dott. Port Victoria Lunyak, CEO delle Tecnologie delle Cellule di Aelan di cui il gruppo di ricerca ha collaborato con il laboratorio della Giordania su questo progetto.

“Abbiamo selezionato a caso una mano in pieno delle sequenze del MIR prevedute per servire da elementi di limite dal laboratorio della Giordania e sperimentalmente abbiamo convalidato la loro attività nelle linee cellulari del mouse e, con guida dei nostri collaboratori Spagnoli, in Pesce zebra sopra sviluppo embrionale,„ il Dott. Lunyak ha detto. “Questa prova ha rivelato che le sequenze del MIR possono servire da segni di interpunzione all'interno del nostro genoma che permettono alle celle di leggere e comprendere correttamente il messaggio trasmesso dalle sequenze genomiche.„

“Una cosa che direzione specialmente è il fatto che questi segni di interpunzione, come Port Victoria le chiama, svolge un ruolo che è conservata profondamente evolutiva,„ ha detto il Dott. Giordania. “Le stesse sequenze esatte del MIR potevano funzionare come limiti nei linfociti umani di CD4+, nei modelli delle cellule del mouse e in Zebrafish.„

“Questa è una scoperta importante perché la comprensione di come i RTEs punteggiano i messaggi codificati nel genoma umano può aiutare i ricercatori a sviluppare i trattamenti per un'ampia varietà di malattie umane, compreso invecchiamento,„ Dott. aggiunto Lunyak

L'Invecchiamento è caratterizzato da una serie di cambiamenti globali nell'organizzazione e nella funzione del genoma ed i difetti invecchiamento-associati in come il nostro genoma è imballato possono avere conseguenze patologiche severe. In particolare, i difetti relativi all'età nell'imballaggio genomica possono notevolmente aumentare la predisposizione del genoma a danno. Sulla Base delle scoperte pubblicate in loro documento di PNAS, il laboratorio della Giordania a Tecnologia della Georgia e il Lunyak team alle Tecnologie delle Cellule di Aelan e le loro Biotecnologie di Nuclea del partner ora stanno funzionando verso lo sviluppo delle strategie diagnostiche e terapeutiche novelle che mirano ai ruoli critici dei regolatori epigenetici, quali i retrotransposoni umani, nei programmi regolatori specifici cella tipi coordinati.

Sorgente: Tecnologie delle Cellule di Aelan

Source:

Aelan Cell Technologies