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A equipa de investigação do UC usa zebrafish para estudar uma mutação genética que cause a escoliose congenital

Popular em uns aquários pelo mundo inteiro, o zebrafish é nativo a 3Sul da Ásia. Mas aqui em um laboratório das crianças de Cincinnati, a variação de água doce joga um papel vital na descoberta científica.

As listras icónicas são atraentes mas é a transparência do tecido embrionário dos zebrafish que são as mais premiado por pesquisadores como Oriana Zinani, um estudante doutoral de quinto-ano na biologia desenvolvente molecular na universidade da faculdade de Cincinnati da medicina. A modelação da espinha dos zebrafish dá a aparência das listras; é controlada pelos genes da segmentação que funcionam como um pulso de disparo.

Zinani é parte de uma equipe dos cientistas no laboratório de Ertuğrul M. Özbudak, PhD, professor adjunto da pediatria no UC e centro médico de hospital de crianças de Cincinnati. A equipe está estudando uma mutação genética que cause a escoliose congenital, um defeito congénito caracterizado pela falha da separação de vértebras e caixas torácicas desorganizado. Os ovos de Zebrafish são fertilizados e tornam-se fora do corpo da matriz que facilita o visualização com imagem lactente de alta resolução para pesquisadores. Zebrafish e os seres humanos compartilham de 70% dos mesmos genes.

Nós podemos ver exactamente o que está acontecendo quando acontecer nos zebrafish que fornecem nos a introspecção para a revelação embrionária humana. Minha pesquisa faz a pergunta, “como o embrião dos zebrafish consegue robusta a revelação precisa em uma variedade de ambientes que consideram variáveis tais como flutuações e exposição da temperatura aos níveis diferentes do oxigenação? “Nós realizamos que os embriões precisam de desenvolver mecanismos para filtrar para fora o ruído para a revelação, e eu focalizo no que aqueles mecanismos envolvem.”

Oriana Zinani, estudante doutoral, universidade da faculdade de Cincinnati da medicina

Os cientistas por algum tempo souberam que os genes específicos se emparelham acima no mesmo cromossoma e se aparecem junto ou “co-expresso” nas pilhas e nos tecidos. Nos seres humanos, pelo menos 10% dos genes emparelham-se no mesmo cromossoma. Porque isto ocorre foi desconhecidas mas a equipe -- incluindo Zinani, Özbudak, Kemal Kesero? lu, um research fellow em crianças de Cincinnati, e Ahmet Ay da universidade de Colgate -- fez uma experiência que separa dois genes que foram emparelhados junto para determinar o papel que podem jogar na revelação da coluna espinal.

Os resultados da equipe foram publicados recentemente na natureza do jornal douto.

Usando a ferramenta deedição CRISPR-Cas9, a equipa de investigação executou uma experiência simples usando um modelo dos zebrafish e separou dois genes que emparelham até o controle a revelação saudável da espinha. Os genes separados quebraram sua co-expressão. Em vez dos limites que precisos do segmento nós somos usados à vista em embriões dos zebrafish, nós veja pelo contrário um tecido fundido, que conduza finalmente às vértebras falhadas a formação.

“Com os dois emparelhou genes que funcionais nós vemos a revelação saudável normal,” diz Zinani. “Se este era um ser humano a pessoa não teria nenhuma doença. Se nós tomamos o gene normal nos emparelhamos e separe-os, sem criar nenhuma mutação de todo, nós vê a revelação da doença sob o esforço ambiental.”

As imagens de um zebrafish com os genes separados mostram ao as vértebras irregulares que é rachado, quebrado e fundido, explicam Zinani. O zebrafish tem um fenótipo doente conduzir à escoliose congenital. Os pesquisadores igualmente aumentaram os zebrafish com pares separados do gene em temperaturas diferentes para compreender melhor o impacto da pressão ambiental na revelação. Os genes emparelhados conduzem à revelação espinal benéfica, particularmente sob o esforço ambiental. A separação dos genes é mais provável conduzir às deformidades da espinha e da escoliose congenital nos zebrafish.

“O que igualmente está excitando são muitos genes responsáveis para a revelação do diabetes, o cancro e as desordens auto-imunes igualmente actuais em pares do gene no genoma humano” dizem Zinani. “Nós acreditamos que mais pesquisa mostrará a importância daqueles genes que mantêm a grande proximidade a seus sócios. Se o processo de ter genes influencia próximos um do outro a vida saudável da revelação e do adulto, nós temos um alvo novo a considerar em estudar a formação da doença.”

Özbudak disse que o trabalho de Zinani será útil na pesquisa futura.

“Que Oriana descoberto durante seu estudo graduado poderia derramar a luz em porque os organismos mantêm pedidos particulares do gene em seu genoma: para coordenar a expressão dos genes que funcionam nos mesmos processos biológicos,” disse.

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.