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I ricercatori fanno luce sulla riorganizzazione del genoma dopo fertilizzazione in embrione mammifero unicellulare

Facendo uso dei ricercatori di recente sviluppato di un metodo all'istituto di biotecnologia molecolare dell'accademia delle scienze austriaca (IMBA) hanno potuti fare luce sulla complessità della riorganizzazione del genoma che accade durante le prime ore dopo fertilizzazione nell'embrione mammifero unicellulare. I loro risultati recentemente sono stati pubblicati nella natura del giornale. Il gruppo dei ricercatori (da tre continenti) ha scoperto che i genoma dello sperma e dell'uovo che coesistono nell'embrione o nello zygote unicellulare hanno una struttura unica confrontata ad altre celle di interfase. La comprensione della questa cromatina specializzata “stato fondamentale„ ha il potenziale di fornire le comprensioni eppure nel trattamento misterioso di riprogrammare epigenetico al totipotency, la capacità di provocare tutti i tipi delle cellule.

La fusione dell'uovo e dello sperma, due tipi altamente differenziati delle cellule, piombo a formazione dell'embrione o dello zygote unicellulare. Durante le prime ore dopo fertilizzazione, i due genoma separati subiscono riprogrammare gli eventi che presumibilmente funzionano per cancellare la memoria del tipo differenziato delle cellule e stabiliscono uno stato del totipotency. I meccanismi che sono alla base del totipotency rimangono capiti male ma sono essenziali per la generazione dell'organismo nuovo da un uovo fertilizzato.

Un avanzamento importante nella genomica unicellulare

Dopo fertilizzazione, i genoma materni e paterni cancellano alcuna della memoria epigenetica degli stati precedentemente differenziati per facilitare l'inizio di nuova vita come lo zygote. Nel primo ciclo cellulare dopo che la fertilizzazione il genoma materno ereditato dall'ovocita (uovo) ed il genoma paterno fornito da sperma esiste come nuclei separati nello zygote. I due genoma sono tracciati tramite le modifiche epigenetiche distinte acquistate durante riprogrammare. Se la struttura della cromatina 3D dei genoma materni e paterni è egualmente distinta non è stato conosciuto.

Un gruppo internazionale si è diretto da Kikuë Tachibana-Konwalski da IMBA in collaborazione con i ricercatori da Massachusetts Institute of Technology (MIT) a Boston e l'università statale di Mosca di Lomonosov (MSU) ha mirato a scoprire come la struttura della cromatina è riorganizzata durante il mammifero ovocita--zygot'alla transizione. Facendo uso dell'ordinamento di prossima generazione, l'analisi di bioinformatica e la modellistica matematica hanno eseguito dal massimo Imakaev nel laboratorio di Leonid Mirnyj, i ricercatori hanno identificato i reticoli specifici che emergono durante la riorganizzazione del genoma negli ovociti e negli zygotes del mouse.
La disponibilità bassa di prodotto base lo ha reso necessario mettere a punto un nuovo metodo del unico nucleo Ciao-c (snHi-C) che ha permesso di analizzare per la prima volta l'architettura della cromatina in ovociti ed in embrioni unicellulari. Facendo uso di questo metodo, le funzionalità dell'organizzazione genomica compreso i compartimenti, topologicamente associando i domini (TADs) ed i cicli della cromatina sono state individuate in unicellulari una volta fatte la media sopra il genoma. “Il nostro metodo ha permesso che noi individuassimo più efficientemente i contatti della cromatina dieci volte di un metodo precedente. A causa di questo potevamo trovare le differenze in genoma che profilatura al livello di unicellulari: queste variazioni della cella--cella sono state mancate Ciao-c in convenzionale dovuto fare la media sopra milioni di celle,„ dice Ilya Flyamer, ex studente dell'estate (VBC) di Vienna Biocenter e poi padroneggiano lo studente ed uno dei primi autori dello studio.

Comportamento di contrapposizione di cromatina materna e paterna

“Ulteriormente, abbiamo trovato le differenze uniche nell'organizzazione tridimensionale della cromatina degli zygote confrontata ad altre celle di interfase. Che cosa era ancor più interessante è che i genoma materni e paterni dello zygote sembrano avere organizzazioni differenti all'interno della stessa cella. Sembra come l'architettura della cromatina è riorganizzato dopo fertilizzazione e quello questa riorganizzazione accade differenziale per il materno ed i genoma paterni,„ hanno spiegato lo studente di Johanna Gassler, di PhD a IMBA ed uno dei primi autori dello studio.

L'autore senior e guida Kikuë Tachibana-Konwalski del gruppo di IMBA è affascinato dai segreti del mammifero ovocita--zygot'alla transizione e sta studiando il miracolo di vita ed in particolare i primissimi punti molecolari, per molti anni. Egualmente spera che i risultati generino le nuove comprensioni per il campo di emergenza del totipotency. “Per collocare la potenza dello zygote nel contesto: Riprogrammando al pluripotency dai fattori di Yamanaka richiede parecchi giorni con risparmio di temi limitato, mentre riprogrammare al totipotency si presenta nello zygote nelle ore. Come questo è resti raggiunto uno degli sconosciuti chiave nella biologia. Studiando lo stato della cromatina degli zygotes, miriamo a guadagnare le comprensioni in questo meccanismo, in grado di anche avere domande di medicina a ricupero,„ diciamo Tachibana-Konwalski, sottolineanti la sua eccitazione per le domande potenziali di suo argomento di ricerca favorito.