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As estratégias novas podem ajudar a aumentar a eficiência da pilha artificial que reprogramming

O prof. Maria-Elena Torres-Padilla, director do instituto de Epigenetics e de células estaminais em Helmholtz Zentrum München e seu Dr. Adam Burton do colega está fazendo abrindo caminho o trabalho neste campo.

Por que nós quereríamos reprogram pilhas?

Maria-Elena: Pode você imaginar poder gerar artificial as pilhas que podem se tornar qualquer tipo da pilha? Isso seria realmente fantástico! Nós chamamos esta capacidade “totipotency” e é a mais de nível elevado da plasticidade celular.

Quando você pensa sobre a utilização de pilhas saudáveis para substituir pilhas doentes, por exemplo em terapias da regeneração e da substituição, você precisa de pensar sobre como gerar aquelas pilhas saudáveis “novas”. Para isso, você precisa frequentemente “reprogram” outras pilhas, que meios, poder mudar de uma célula no tipo da pilha de interesse.

Na natureza, reprogramming celular acontece no embrião adiantado na fecundação. É um processo puramente epigenético desde que o índice do ADN das pilhas do embrião não muda, simplesmente os genes eles expressam.

Epigenetics negocia mudanças na expressão genética que significa que a maneira nossos genes “está lida” de nossa composição genética, que é impor pela maior parte pela cromatina.

A cromatina é a estrutura, em que o ADN de uma pilha é embalado de modo que possa caber no núcleo minúsculo de uma pilha, e o heterochromatin refere a parte de nosso ADN que é embalado firmemente e nao acessível.

O Heterochromatin é sabido para ser um gargalo principal para a pilha artificial que reprogramming. Nos embriões, contudo, o processo de pilha que reprogramming é extremamente eficiente, alguns povos pensa mesmo que é 100% eficiente.

Conseqüentemente, nós quisemos compreender como o embrião “mantem o heterochromatin na verificação” de modo que reprogramming pudesse ocorrer.

Adotar estratégias para reprogramming baseou em nosso conhecimento de como o embrião o faz, é muito prometedora. Estas estratégias podem ajudar-nos a aumentar a eficiência de reprogramming para a medicina regenerativa - uma oportunidade e uma prioridade proeminentes da pesquisa dos próximos anos.

Como o embrião trata o heterochromatin?

Adam: O Heterochromatin é controlado firmemente no embrião de cedo sobre. Em um modelo do rato, nós vimos que a alteração H3K9me3 do histone*, que é o marcador clássico do heterochromatin, está de facto actual no embrião de cedo sobre.

Geralmente, H3K9me3 correlaciona fortemente com o silêncio do gene, significando que os genes não podem “ser lidos” de nossa composição genética. Contudo, nós observamos que no embrião muito adiantado, este não é surpreendentemente o caso e que H3K9me3 é compatível com expressão genética!

Um de nossos resultados principais era descobrir que a enzima, que adiciona a marca H3K9me3 ao histone, está inibida por um RNA da não-codificação, que significasse lá é um processo activo no embrião adiantado que neutraliza o estabelecimento de inteiramente - heterochromatin funcional.

Global, nós concluímos que o heterochromatin no embrião mamífero adiantado é imaturo porque não pode cumprir sua função típica. Isto é provavelmente devido à ausência de outros factores heterochromatic críticos, que nós agora igualmente estamos investigando actualmente.

Como poderíamos nós usar este conhecimento novo para a pilha artificial que reprogramming?

Maria-Elena: Essencialmente, quais nossos originais de trabalho são uma maneira potencial “de ajustar para baixo” o heterochromatin. Estes resultados fornecer-nos-ão os factores que nós podemos manipular para fazer a pilha artificial que reprogramming mais eficiente e conseguir umas taxas de conversão mais altas da pilha.

A mensagem neta chave é que nós podemos aprender do epigenético remodelando isso ocorremos durante o processo natural de reprogramming nos embriões na fecundação e podemos transferir este conhecimento para melhorar actualmente estratégias reprogramming artificiais incapazes.

De facto, aprender lições do embrião permitirá a geração mais eficiente e mais oportuna de células estaminais de alta qualidade, inteiramente reprogrammed, que são vitais para a aplicação completa de aproximações regenerativas da medicina na clínica.

os *Histones são as proteínas básicas que são importantes para o empacotamento do ADN na cromatina. Os envoltórios do ADN em torno de um octamer do histone e desta estrutura são sabidos como um nucleosome. Geralmente, a cromatina consiste em disposições de nucleosomes e sob o microscópio, olhares desta estrutura como a grânulo-em-um-corda.

Source:
Journal reference:

Burton, A., et al. (2020) Heterochromatin establishment during early mammalian development is regulated by pericentromeric RNA and characterized by non-repressive H3K9me3. Nature Cell Biology. doi.org/10.1038/s41556-020-0536-6.