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Il gruppo di ricerca del UC usa gli zebrafish per studiare una mutazione genetica che causa la scoliosi congenita

Popolare in acquari dappertutto, lo zebrafish è indigeno ad Asia del Sud. Ma qui in un laboratorio dei bambini di Cincinnati, la variante d'acqua dolce svolge un ruolo vitale nella scoperta scientifica.

Le bande iconiche sono vistose ma è la trasparenza del tessuto embrionale di zebrafish che sono le più stimate dai ricercatori come Oriana Zinani, uno studente di laurea quinto anno in biologia dello sviluppo molecolare nell'università di istituto universitario di Cincinnati di medicina. Il modello della spina dorsale degli zebrafish dà l'aspetto delle bande; è gestito dai geni della segmentazione che funzionano come un orologio.

Zinani fa parte di un gruppo degli scienziati nel laboratorio di Ertuğrul M. Özbudak, PhD, professore associato della pediatria al UC e centro medico dell'ospedale pediatrico di Cincinnati. Il gruppo sta studiando una mutazione genetica che causa la scoliosi congenita, un difetto di nascita caratterizzato da errore della separazione di vertebre e le gabbie di nervatura disordinate. Le uova di Zebrafish sono fertilizzate e si sviluppano fuori dell'organismo della madre che rende la visualizzazione con la rappresentazione di alta risoluzione più facile per i ricercatori. Zebrafish e gli esseri umani dividono 70% degli stessi geni.

Possiamo vedere esattamente che cosa sta accadendo mentre sta accadendo in zebrafish ci che forniscono la comprensione per lo sviluppo embrionale umano. La mia ricerca fa la domanda, “come l'embrione di zebrafish robusto raggiunge lo sviluppo preciso in vari ambienti che considerano le variabili quali le fluttuazioni e l'esposizione della temperatura ai livelli differenti dell'ossigenazione? “Abbiamo rend contoere che gli embrioni devono sviluppare i meccanismi per filtrare il disturbo per lo sviluppo e metto a fuoco su cui quei meccanismi comprendono.„

Oriana Zinani, studente di laurea, università di istituto universitario di Cincinnati di medicina

Gli scienziati per un po di tempo hanno saputo che i geni specifici accoppiano su sullo stesso cromosoma e compaiono insieme o “co-preciso„ nelle celle ed in tessuti. In esseri umani, almeno 10% dei geni accoppiano sullo stesso cromosoma. Perché questo accade è stato sconosciuti ma il gruppo -- compreso Zinani, Özbudak, Kemal Kesero? LU, un ricercatore ai bambini di Cincinnati e Ahmet Ay dell'università di Colgate -- ha fatto un esperimento che separa due geni che sono stati accoppiati insieme per determinare il ruolo che possono svolgere nello sviluppo della colonna vertebrale.

I risultati del gruppo recentemente sono stati pubblicati nella natura del giornale da studioso.

Facendo uso dello strumento gene-modificante CRISPR-Cas9, il gruppo di ricerca ha eseguito un esperimento semplice facendo uso di un modello di zebrafish ed ha separato due geni che accoppiano fino a controllo lo sviluppo sano della spina dorsale. I geni separati hanno rotto la loro co-espressione. Invece dei limiti che precisi di segmento siamo utilizzati a vedere negli embrioni di zebrafish, noi vedi invece un tessuto fuso, che infine piombo alle vertebre guastate la formazione.

“Con due ha accoppiato i geni che funzionali vediamo lo sviluppo sano normale,„ dice Zinani. “Se questo fosse un essere umano la persona non avrebbe malattia. Se catturiamo il gene normale accoppiamo e separili, senza creare alcuna mutazione affatto, noi vedono lo sviluppo di malattia nell'ambito dello stress ambientale.„

Le immagini di uno zebrafish con i geni separati mostrano le vertebre dentellate che è incrinato, rotto e fuso, spiega Zinani. Lo zebrafish ha un fenotipo malato piombo alla scoliosi congenita. I ricercatori egualmente hanno sollevato gli zebrafish con le paia separate del gene nelle temperature differenti per capire meglio l'impatto di pressione ambientale sullo sviluppo. I geni accoppiati piombo allo sviluppo spinale utile, specialmente nell'ambito dello stress ambientale. La separazione dei geni è più probabile piombo alle deformità della spina dorsale e della scoliosi congenita in zebrafish.

“Che cosa egualmente sta eccitando è molti geni responsabili dello sviluppo del diabete, il cancro ed i disordini autoimmuni egualmente presenti nelle paia del gene in genoma umano„ dice Zinani. “Crediamo che la più ricerca mostri l'importanza di quei geni che mantengono la grande prossimità ai loro partner. Se il trattamento di avere geni accanto a ogni altro influenza la vita sana dell'adulto e dello sviluppo, abbiamo un nuovo obiettivo da considerare nello studio della formazione di malattia.„

Özbudak ha detto che il lavoro di Zinani sarà utile nella ricerca futura.

“Che Oriana scoperto durante il suo studio laureato potrebbe fare luce su perché gli organismi mantengono gli ordini particolari del gene in loro genoma: per coordinare espressione dei geni che funzionano negli stessi trattamenti biologici,„ ha detto.

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.