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Les scientifiques dressent la carte l'horizontal de réglementation du génome de souris à la définition unicellulaire

Les scientifiques ont complété un effort important pour tracer l'horizontal de réglementation du génome de souris à une définition unicellulaire.

L'équipe a appliqué une analyse spéciale qu'ils s'étaient précédemment développés pour profiler une accessibilité appelée de chromatine de caractéristique génomique.

Les chercheurs étaient intéressés par la façon dont l'enroulement d'ADN, s'enveloppant et empaquetant dans ce que se nomme chromatine influence ce que l'information génétique est rendue procurable pour être agie au moment en chaque cellule individuelle. L'ADN est comme des talons sur une chaîne de caractères. Forme d'espaces où les « talons » moléculaires sont déménagés de sorte que les protéines puissent atteindre et « affichés » l'information génétique. Cette condition est accessibilité de chromatine.

Dans l'étude, presque on a analysé cents mille différentes cellules de 13 tissus adultes de souris mâle. Les tissus étaient : moelle osseuse, gros intestin, coeur, rein, foie, poumon, intestin grêle, rate, testicules, thymus, le cerveau entier et le cortex de cervelet et préfrontal du cerveau.

Les scientifiques ont observé 85 configurations distinctes d'accessibilité de chromatine, et pourraient affecter les la plupart de ces derniers aux types spécifiques de cellules. Ils ont également catalogué plus de quatre cents mille facteurs de régulation potentiels. Généralement les chercheurs pouvaient recenser des boîtiers des cellules avec les horizontaux assimilés de chromatine, et examinent alors ce boîtier pour sélectionner de divers types de cellules.

Ils ont dit que la qualité de leurs caractéristiques était variable, en grande partie selon le type de tissu. Les caractéristiques étaient de qualité inférieure en cellules d'ancêtre de sperme dans les testicules, parce que l'ADN est empaqueté différemment en ces cellules reproductrices.

Les caractéristiques glanées dans cet atlas ont pu avancer la compréhension des voies de développement et la formation des lignées de cellules. Par exemple les chercheurs peuvent employer ce moyen pour comprendre comment l'accessibilité de chromatine change pendant que les cellules de sang-formation immatures se transforment en globules sanguins matures avec des rôles spécifiques.

Cet atlas unicellulaire de l'accessibilité de chromatine, les chercheurs disent, font partie d'un effort actuel parmi des laboratoires autour du monde pour compiler un atlas complet des types de cellules pour des êtres humains, des souris et d'autres substances. Le Shendure, le Trapnell et les laboratoires de collaboration ont produit des atlas relatifs pour les vis sans fin et les mouches se développantes.

Les méthodes et les découvertes sont le 2 août publié dans la cellule de tourillon.

Les auteurs supérieurs sur l'étude étaient Cole Trapnell et geai Shendure, les deux corps enseignant dans le service des sciences de génome à l'université de l'École de Médecine de Washington, et des membres du centre de Paul G. Allen Discovery pour le traçage de lignée de cellules et de l'institut de Brotman Baty pour le médicament de précision à Seattle. Shendure est également un chercheur de Howard Hughes Medical Institute.

Darren A. Cusanovich, un ancien boursier post-doctoral, et Andrew J. Hill, un étudiant de troisième cycle, les deux travaillant dans le laboratoire de Shendure, a dirigé l'étude. Cusanovich et ses collègues ont développé les protocoles combinatoires unicellulaires d'analyse d'indexation critiques à cette recherche.

« Cette technologie unicellulaire mesure comment le génome est dispensé en différentes cellules et comment des gènes sont réglés, » a dit Cusanovich, maintenant un professeur adjoint à l'Université d'Arizona. D'autres études génétiques, côte remarquable, ont prouvé que la plupart des variants génétiques étant à la base des maladies communes tombent dans les régions de non-codage du génome, où le management de l'activité de gène provient.

« Ces signes, » Shendure a dit, « semblez parfois être au milieu de nulle part. Les scientifiques ont manqué des outils pour figurer à l'extérieur quels gènes ils règlent. Ces caractéristiques nous aident à comprendre les règles de réglementation dans différents types de cellules. »

La « recherche de ce type fournit une vue comment les organismes complexes peuvent avoir une variété si incroyable de types de cellules contenant le même génome de référence, » de Hill a dit.

Trapnell a expliqué que les études les plus précédentes se sont appliquées des méthodes génomiques aux tissus ou aux échantillons composés de beaucoup de types de cellules. L'établissement d'une moyenne en travers de beaucoup de différents types de cellules, cependant, peut gêner que se passe-t-il dans différents types de cellules.

« Nous sommes intéressés par les propriétés génomiques des cellules au niveau unicellulaire, » il a dit. Il a ajouté que la plupart de recherche dans cet endroit a été allumée si l'expression de certains gènes en cellules sont mise en marche/arrêt, et moins couramment sur pourquoi ou la façon dont les gènes sont activés, ajusté ou amorti.

Les chercheurs avaient l'habitude leurs caractéristiques donnantes droit pour recenser quelles parties du génome sont « s'ouvrent » dans différents types de cellules et quelles gènes ces éléments règlent. Ils ont alors intersecté cet atlas avec les résultats des études de la taille du génome humaines d'association, qui découvrent des variants génétiques avec des tiges possibles de la maladie.

Les chercheurs pouvaient impliquer les types de cellules qui jouent un rôle dans beaucoup de troubles et de traits humains courants, malgré le fait que les caractéristiques d'atlas de cellules sont venues des souris, pas les gens.

Par exemple, l'héritabilité pour la maladie d'Alzheimer n'a été enrichie dans aucun type des cellules du cerveau connues sous le nom de neurones, mais au lieu le plus fortement a été enrichie dans le microglia, qui défendent le système nerveux. En revanche, les enrichissements les plus intenses de l'héritabilité pour le trouble bipolaire étaient dans des neurones excitatoires.

D'autres traits ont examiné de cette façon des conditions auto-immune incluses, des niveaux à haut pourcentage de lipides, des déficits d'immunoglobuline, taille du corps et composition, asthme, rhume des foins, des crises cardiaques, goutte et une foule d'autres conditions ou caractéristiques.

Le travail relatif abouti par des chercheurs de médicament d'UW, 2 août publié en cellule moléculaire, présente Cicero, un algorithme nommé pour l'orateur romain. Cet algorithme aide à déterminer la grammaire du règlement de gène. La méthode branche sur des caractéristiques unicellulaires d'accessibilité de chromatine et lie des facteurs de régulation dans l'ADN aux gènes qu'ils visent.

Le logiciel, écrit par Hannah Pilner, un étudiant de troisième cycle dans les laboratoires de Trapnell et de Shendure, détermine comment les milliers de facteurs de régulation orchestrent l'expression du gène en cellules musculaires se développantes.

Les scientifiques avaient l'habitude Cicero pour que l'atlas de souris établisse un plan des liens potentiels entre les facteurs de régulation dans chaque type de cellules. L'espoir est que ce tri du mappage indiquera comment les millions de séquences d'ADN de réglementation dans le génome règlent comment les cellules remplissent leurs fonctionnements spécialisés.

La production d'un atlas de cellule humaine est une tâche effrayante, dû aux gigantesques nombres de cellules dans le fuselage, et les nombreux différents types de cellules qui sont pensées pour exister au-dessus de la durée d'une personne. L'être humain adulte moyen contient approximativement 37 cellules trillion qui varient dans le type, l'abondance et la condition de développement.

Cependant, le progrès comme cela décrit en ces journal pourrait faciliter la création d'un atlas de cellule humaine. Les chercheurs ont précisé que ce qui était par le passé de main-d'oeuvre pour accomplir pour une poignée de types de cellules peut maintenant être fait à la définition unicellulaire en juste quelques mois.

Contrairement à un être humain, une souris de maison est pensée pour avoir seulement environ 10 milliards de cellules dans son fuselage (approximativement 0,02% autant de comme au corps humain). Les êtres humains et les souris ont divergé d'un ancêtre courant il y a environ 75 millions d'ans.

En dépit des altérations génétiques qui se sont produites depuis lors, la souris fournit beaucoup d'indices à la santé des personnes et à la maladie. À cause de la relation évolutionnaire, l'atlas de cellules de souris contribuera à comprendre combien mammifères, y compris l'être humain, les types de cellules ont surgi.