Les chercheurs d'UConn ordonnancent l'ARN de la plupart de gène compliqué

Les chercheurs d'UConn ont ordonnancé l'ARN du gène le plus compliqué connu en nature, utilisant un compteur séquentiel tenu dans la main pas plus grand qu'un téléphone portable.

Si l'ADN est le modèle de la durée, l'ARN est l'entrepreneur de construction qui l'interprète, ainsi l'ordonnancement de l'ARN t'indique ce qui se produit réellement à l'intérieur d'une cellule.

Genomicists Brenton Graveley de l'institut d'UConn des systèmes génomique, de boursier post-doctoral Mohan Bolisetty, et d'étudiant de troisième cycle Gopinath Rajadinakaran s'est associé aux technologies dont le siège est en Grande-Bretagne d'Oxford Nanopore pour prouver que le compteur séquentiel de nanopore du subordonné de la compagnie peut ordonnancer des gènes plus rapides, meilleur, et beaucoup à un plus peu coûteux que la technologie normale. Ils publiés leurs découvertes sur septembre 30 dans la biologie de génome.

Si votre génome était une bibliothèque et chaque gène était un livre, quelques gènes seraient droits s'affiche - mais certains seraient plutôt un roman « choisissent votre propre aventure ». Les chercheurs veulent souvent savoir quelle version du gène est exprimée réellement en fuselage, mais pour les gènes compliqués de choisir-votre-propre-aventure, qui a été impossible.

Graveley, Bolisetty, et Rajadinakaran ont résolu le puzzle dans deux parts. Le premier était de trouver une meilleure technologie de gène-ordonnancement. Afin d'ordonnancer un gène utilisant la vieille, existante technologie, chercheurs effectuent d'abord des sorts des copies de lui, utilisant la même chimie notre utilisation de fuselages. Ils hachent alors les copies de gène dans les pièces minuscules, affichent chaque pièce minuscule, et puis, en comparant toutes les différentes pièces, essai pour figurer à l'extérieur comment ils ont été initialement remontés. La technique s'articule sur la probabilité que pas toutes les copies obtenues ont hachée dans exact les mêmes pièces. Imagine observant des scènes différentes d'un film, en panne. Si vous observiez alors le même film, mais coupé en scènes aux places légèrement différentes, vous pourriez comparer les deux versions et commencer à figurer à l'extérieur que les scènes branchent à quel.

Cette technique ne fonctionnera pas pour des gènes de choisir-votre-propre-aventure, parce que si vous les copiez la voie le fuselage fait, utilisant l'ARN, chaque copie peut être légèrement - ou très - différent du prochain. De telles différentes versions du même gène sont les isoforms appelés. Quand les différents isoforms obtiennent hachés et ordonnancés, il devient pour comparer exactement les pièces et pour figurer à l'extérieur par lesquelles les versions du gène vous ont commencé.

Si le gène étaient un film, « vous ne pourriez pas dire que les scènes 1 et 2 étaient présentes ensemble, » Bolisetty dit.

Puis l'année dernière, presque l'impossible est soudainement devenu possible. Oxford Nanopore, une compagnie basée au R-U, relâché son compteur séquentiel neuf de nanopore, et offert au laboratoire de Graveley. Le compteur séquentiel de nanopore, appelé un subordonné, fonctionne à côté d'alimenter une monocaténaire d'ADN par un pore minuscule. Le pore peut seulement retenir cinq bases d'ADN - « marque avec des lettres » cette définition nos gènes - à la fois. Il y a quatre bases d'ADN, G, A, T, et C, et 1.024 combinaisons possibles de cinq-base. Chaque combinaison produit un courant électrique différent dans le nanopore. GGGGA effectue un courant différent qu'AGGGG, qui est différent de nouveau que CGGGG. En alimentant l'ADN par le pore et en enregistrant le signe donnant droit, les chercheurs peuvent afficher la séquence de l'ADN.

Pour la deuxième partie de la solution, Graveley, Bolisetty, et Rajadinakaran ont décidé de disparaître grands. Au lieu d'ordonnancer n'importe quel vieux gène de choisir-votre-propre-aventure, ils ont choisi le plus complexe connu, la molécule 1 (Dscam1) d'adhérence cellulaire de syndrome de Down, qui règle le câblage du cerveau dans des mouches à fruit. Dscam1 a le potentiel d'effectuer 38.016 isoforms possibles, et chaque mouche à fruit a le potentiel d'effectuer chacun d'entre eux, pourtant lesquelles de ces versions sont effectuées réellement reste inconnu.

Dscam1 ressemble à ceci : X-12-X-48-X-33-X-2-X, où les x indiquent les parties qui sont toujours identiques, et les numéros indiquent les parties qui peuvent varier (le numéro lui-même montre combien de différentes options là sont pour cette partie).

Pour étudier combien de différents isoforms de Dscam1 existent réellement en cerveau d'une mouche, les chercheurs ont dû convertir la première fois l'ARN Dscam1 en ADN. Si l'ADN est le livre ou le jeu d'instructions, l'ARN est le transcripteur qui copie le livre de sorte qu'il puisse être traduit en protéine. L'ADN comprend les directives pour chacun des 38.016 isoforms du gène Dscam1, alors que l'ARN chaque Dscam1 individuel contient les directives pour juste une. Personne n'avait encore employé un subordonné pour ordonnancer des copies d'ARN, et bien qu'il ait été susceptible il pourrait être fait, l'expliquant et montrer à quel point cela a fonctionné serait une avance considérable dans le domaine.

Rajadinakaran a pris un cerveau de mouche à fruit, a extrait l'ARN, converti lui en ADN, d'isolement les copies d'ADN du Dscam1 RNAs, et les a puis faits fonctionner par les nanopores du subordonné. Dans cette une expérience, ils ont non seulement trouvé que 7.899 des 38.016 isoforms possibles de Dscam1 ont été exprimés mais également que beaucoup plus, sinon toutes les versions sont susceptibles d'être exprimés.

« Beaucoup de gens ont dit « le subordonné ne travaillera jamais, «  » Graveley dit, « mais nous l'avons montré que fonctionne utilisant le gène le plus compliqué connu. »

L'étude explique que le gène ordonnançant la technologie peut maintenant être consulté par une gamme beaucoup plus grande des chercheurs que n'était précédemment possible, puisque le subordonné est relativement peu coûteux et hautement portatif de sorte qu'elle n'exige presque aucun espace de laboratoire.

« Ce type de travail tranchant met UConn au développement d'avant garde des technologies et renforce notre portefeuille de recherche génomique, » dit Marc Lalande, directeur de l'institut d'UConn pour des systèmes génomiques. « En outre, grâce aux placements dans la génomique par le régime scolaire de l'université, Brent Graveley peut influencer ses compétences de sorte que le corps enseignant et les stagiaires en travers de nos campus concurrencent avec succès pour des dollars de concession et lancent des entreprises de biosciences. »

Graveley parlera au sujet de la recherche au contact de la Communauté de subordonné d'Oxford Nanopore au centre de génome de New York le 3 décembre.

Quant à de prochaines opérations, les chercheurs planification sur aller encore plus grands : ordonnançant chaque morceau d'ARN du commencement jusqu'à la fin à l'intérieur d'une cellule, quelque chose qui ne peut pas être faite avec les compteurs séquentiels traditionnels de gène.

« Cette technologie a le potentiel étonnant de transformer comment nous étudions la biologie d'ARN et le type d'information que nous pouvons obtenir, » dit Graveley. « Plus le fait que le subordonné est un compteur séquentiel tenu dans la main que vous branchez à un ordinateur portable est simplement incroyablement frais ! »

Source:

University of Connecticut

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