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Le regioni specifiche di guida fatta tacere del DNA definiscono l'identità delle cellule, lo studio suggerisce

I meccanismi fondamentali che governano come le celle formano un'identità come diventare una cella di muscolo o le cellule nervose completamente non sono capiti. Le malattie multiple, compreso cancro, sono state collegate alle celle che scendono il percorso inerente allo sviluppo sbagliato durante la maturazione. Un nuovo studio dalla scuola di medicina di Perelman all'università della Pennsylvania suggerisce che la capacità di una cellula staminale di differenziarsi nel muscolo cardiaco (e dall'estensione altri tipi delle cellule) dipenda da che parti del genoma sono disponibili per l'attivazione, che è gestita dalla posizione di DNA in un nucleo delle cellule.

“La base di questo studio sta capendo la capacità di una cella di rispondere alle indicazioni molecolari per trasformarsi in correttamente in un tipo delle cellule o un altro,„ ha detto l'autore senior, Rajan Jain, il MD, un assistente universitario di medicina cardiovascolare. “Abbiamo voluto sapere quello è raggiunto, graduale, perché le cellule staminali, capaci di diventare tutta la cella digitano dentro l'organismo, provochiamo le celle di muscolo cardiaco.„ L'autore Jonathan Jain e co-senior A. Epstein, MD, il decano vice esecutivo ed ufficiale scientifico principale alla medicina di Penn, ha pubblicato i loro risultati questa settimana in cella. Lo studio egualmente suggerisce che quello che sa gestire quanto una cella si differenzia rapidamente mentre matura ha implicazioni importanti per medicina a ricupero. Alcune regioni del genoma sono non disponibili essere espresse perché sono imballate strettamente contro la membrana interna del nucleo delle cellule (la lamina). Questi sequestrati e le regioni fatte tacere di DNA sono chiamati Lamin domini associati ragazzi, o. Lo studio delle cellule suggerisce che le regioni specifiche di DNA fatto tacere alla guida di periferia definiscano l'identità delle cellule. Per esempio, se i geni delle cellule nervose sono giudicati silenziosi poichè i ragazzi essi non possono essere espressi, in modo dalla cella non si trasforma in in un neurone. Tuttavia, se i geni delle cellule del cuore sono rilasciati e disponibili per essere espresso, come accade durante lo sviluppo del cuore, quindi quelle celle diventa il muscolo cardiaco. I biologi delle cellule hanno saputo per molti anni che un certo DNA è trovato vicino alla membrana nucleare interna, ma la funzione di questa localizzazione è stata poco chiara. “Il nostro lavoro suggerisce che una cella definisca la sua identità mettendo via in un gabinetto inaccessibile i geni ed i programmi critici necessari affinchè maturi in un altro tipo delle cellule,„ Jain ha detto. “Cioè una cella è “chi„ è perché ha fatto tacere “chi„ non è.„ Il gruppo di Penn ha trovato che un enzima epigenetico ha chiamato il DNA delle cavezze di deacetylase dell'istone (Hdac3) alla periferia nucleare. “Abbiamo chiesto: Fa questo controllo coreografato di disponibilità del DNA contribuiscono ad una cella che si trasforma in certo tipo?„ Jain ha detto. Quando hanno eliminato Hdac3 in cellule staminali durante la differenziazione delle cellule del cuore, essi regioni untethered di DNA che contengono i geni cuore-specifici, permettendo che quei geni siano attivati, che piombo a differenziazione precoce e troppo-veloce.

“Le implicazioni di questo studio sono di grande portata,„ Epstein ha detto. “La capacità di gestire quanto una cella si differenzia rapidamente per fare il tessuto cardiaco o altri tipi delle cellule ha implicazioni importanti per medicina a ricupero.„ Inoltre, in molte malattie, compreso cancro, le celle esprimono i geni che non non normalmente, che cambia la loro identità.

Lo studio egualmente indirizza un concetto classico nella cellula staminale e “nella competenza„ chiamata biologia dello sviluppo - la capacità di una cella di rispondere al suo ambiente nei modi specifici. Per esempio, alcune celle del polmone rispondono al fumo della sigaretta per diventare cancerogene, mentre altre non fanno. I ricercatori congetturano che questa differenza potrebbe essere dovuto la disponibilità delle regioni del genoma rispondere ai prodotti chimici connessi con il fumo della sigaretta, o perché l'indisponibilità di quei stessi geni in celle non rispondenti è messa sottochiave nei domini fatti tacere alla periferia nucleare.

Jain, Epstein ed altri stanno lavorando per determinare se i cambiamenti nei domini del genoma alla periferia nucleare, o le cavezze molecolari che li tengono là, sono responsabili di predisposizione del cancro. Questo approccio ha potuto anche applicarsi ad altre malattie, quali parecchi moduli della distrofia muscolare, dell'infarto e dell'invecchiamento prematuro dovuto le anomalie ereditate e genetiche della lamina. “Miriamo a determinare se queste mutazioni piombo alla legatura anormale del DNA e dei cambiamenti nell'espressione genica e nella malattia.„

In futuro, i ricercatori pianificazione manipolare l'organizzazione spaziale di DNA per persuadere le celle per adottare un'identità differente e per chiedere che ruolo che può giocare nelle malattie umane ha collegato ad una perdita di identità cellulare, compreso il diabete, il morbo di Alzheimer, i moduli di infarto ed il cancro. Il gruppo egualmente sta ampliando il loro lavoro per studiare i pazienti con le mutazioni nelle componenti della loro lamina nucleare.