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L'équipe de recherche d'UC emploie des zebrafish pour étudier une mutation génique qui entraîne la scoliose congénitale

Populaire dans des aquariums partout dans le monde, le zebrafish est indigène à l'Asie du sud. Mais ici dans un laboratoire d'enfants de Cincinnati, la variante d'eau douce joue un rôle indispensable dans la découverte scientifique.

Les pistes iconiques sont attirantes mais c'est la transparence du tissu embryonnaire de zebrafish qui sont les plus prisées par des chercheurs comme Oriana Zinani, un étudiant au doctorat cinquième an en biologie du développement moléculaire à l'université de l'université de Cincinnati du médicament. La structuration de la colonne vertébrale des zebrafish donne l'apparence des pistes ; elle est réglée par les gènes de segmentation qui fonctionnent comme une horloge.

Zinani fait partie d'une équipe des scientifiques dans le laboratoire d'Ertuğrul M. Özbudak, PhD, professeur agrégé de la pédiatrie à l'UC et centre médical d'hôpital pour enfants de Cincinnati. L'équipe étudie une mutation génique qui entraîne la scoliose congénitale, une anomalie congénitale caractérisée par échec de la séparation des vertèbres et les cages thoraciques désordonnées. Les oeufs de Zebrafish sont fécondés et se développent en dehors de du fuselage de la mère facilitant la visualisation avec la représentation de haute résolution pour des chercheurs. Zebrafish et êtres humains partagent 70% des mêmes gènes.

Nous pouvons voir exact ce qui se produit tandis qu'il se produit dans les zebrafish nous fournissant l'analyse pour le développement embryonnaire humain. Ma recherche pose la question, « comment l'embryon de zebrafish réalise-t-il robuste le développement précis dans un grand choix d'environnements qui considèrent des variables telles que des variations et l'exposition de la température à différents niveaux d'oxygénation ? « Nous nous sommes rendus compte que les embryons doivent développer des mécanismes pour filtrer à l'extérieur le bruit pour le développement, et je me concentre sur ce que ces mécanismes concernent. »

Oriana Zinani, étudiant au doctorat, université de l'université de Cincinnati du médicament

Les scientifiques pendant quelque temps ont su que les gènes spécifiques appareillent sur le même chromosome et apparaissent ensemble ou « Co-exprès » en cellules et tissus. Chez l'homme, au moins 10% de gènes appareillent sur le même chromosome. Pourquoi ceci se produit a été inconnue mais l'équipe -- y compris Zinani, Özbudak, Kemal Kesero ? lu, un chargé de recherches aux enfants de Cincinnati, et Ahmet Ay d'université de Colgate -- a fait une expérience séparant deux gènes qui ont été appareillés ensemble pour déterminer le rôle qu'ils peuvent jouer dans le développement de colonne vertébrale.

Les découvertes de l'équipe étaient récent publiées dans la nature de tourillon savant.

Utilisant l'outil CRISPR-Cas9 de gène-retouche, l'équipe de recherche a effectué une expérience simple utilisant un modèle de zebrafish et a séparé deux gènes qui appareillent jusqu'au contrôle le développement sain de la colonne vertébrale. Les gènes séparés ont brisé leur Co-expression. Au lieu des limites précises de segment que nous sommes habitués à voir dans des embryons de zebrafish, nous voir au lieu le tissu protégé par fusible, qui aboutit éventuel aux vertèbres défaillantes la formation.

« Avec deux a appareillé les gènes fonctionnels que nous voyons le développement sain normal, » dit Zinani. « Si c'étaient un être humain la personne n'aurait aucune maladie. Si nous prenons le gène normal appareille et séparez-les, sans produire n'importe quelle mutation du tout, nous voit le développement de la maladie sous le stress environnemental. »

Les images d'un zebrafish avec les gènes séparés montrent à l'les vertèbres déchiquetées qui est criqué, brisé et protégé par fusible, explique Zinani. Le zebrafish a un phénotype malade mener à la scoliose congénitale. Les chercheurs ont également soulevé les zebrafish avec des paires séparées de gène dans différentes températures pour comprendre mieux le choc de la pression environnementale sur le développement. Les gènes appareillés mènent au développement spinal avantageux, en particulier sous le stress environnemental. La séparation des gènes sont pour mener aux défauts de forme de la colonne vertébrale et de la scoliose congénitale dans les zebrafish.

« Ce qui excite également est beaucoup de gènes responsables du développement du diabète, le cancer et les affections auto-immune également présents dans des paires de gène en génome humain » dit Zinani. « Nous croyons que plus de recherche montrera l'importance de ces gènes mettant à jour la grande proximité à leurs associés. Si le procédé de avoir des gènes influence l'un à côté de l'autre le développement sain et la vie adulte, nous avons un objectif neuf à considérer en étudiant la formation de la maladie. »

Özbudak a dit que le travail de Zinani sera utile dans la future recherche.

« Quel Oriana découvert pendant son étude licenciée pourrait jeter la lumière sur pourquoi les organismes mettent à jour des commandes particulières de gène en leur génome : pour combiner l'expression des gènes fonctionnant dans les mêmes procédés biologiques, » il a dit.

Source:
Journal reference:

Zinani, O.Q.H., et al. (2021) Pairing of segmentation clock genes drives robust pattern formation. Nature. doi.org/10.1038/s41586-020-03055-0.