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Les chercheurs indiquent le mécanisme de la formation artificielle de chromosome dans les embryons des elegans de C.

Une équipe de recherche aboutie par M. Karen Wing Yee YUEN, professeur agrégé de l'école des sciences biologiques à l'université de Hong Kong (HKU), a indiqué le mécanisme de la formation artificielle (AC) de chromosome dans les embryons du Caenorhabditis elegans modèle d'organisme, un 1 millimètre long, nématode transparent.

Les découvertes ont été publiées en tant que deux papiers dos à dos dans la recherche influente d'acides nucléiques de tourillon scientifique. Les études ont fourni des analyses dans les mécanismes de l'ensemble d'ADN, formation neuve de centromère et ont facilité le bureau d'études d'ACs pour le clonage et la thérapie génique. En résumé, M. Karen Yuen et M. Zhongyang LIN de boursier post-doctoral ont découvert les protéines cellulaires in vivo (à l'intérieur d'un organisme vivant) utilisées pour que le traitement étranger, les fragments d'ADN nus forment un chromosome artificiel chromatine-emballé et disséquées les mécanismes moléculaires de la façon dont l'ADN étranger kb de taille peut être assemblé dans plus de chromosome 10 artificiel de taille megabase dans des elegans de C.

Quels sont les chromosomes artificiels, et pourquoi elles retiennent la clavette sur le futur médicament ?

Essentiellement, notre ADN est empaqueté méticuleusement par des protéines pour composer la chromatine. Si l'ADN étaient comme un filetage, ces protéines sont les boisseaux que les vents de filetage d'ADN autour pour se maintenir intérieur dispensé et ordonné d'une cellule microscopique. Cependant, que se produira quand un filetage étranger et nu d'ADN sans le boisseau est introduit dans l'environnement ? Intéressant, la cellule est équipée pour fournir ce filetage neuf ses propres boisseaux qui a réussi tout seul, permettant à ce filetage nu d'ADN d'être stablement mis à jour dans l'environnement cellulaire en tant qu'élément du répertoire neuf des cellules. Nous appelons cette formation artificielle de processus (AC) de chromosome.

Parmi les applications utiles des chromosomes artificiels, une des espérances les plus passionnantes est thérapie génique. Par exemple, le fatal, mucoviscidose de maladie pulmonaire chronique (CF) est provoqué par une mutation dans le gène CFTR et est actuel une maladie incurable. Les scientifiques avaient étudié l'utilisation des chromosomes artificiels bactériens et de levure (des BAC et des YAC) comme vecteur ou transporteur d'exprimer le gène CFTR normal et fonctionnel et surmontent les cellules défectueuses d'hospitalisé d'expression de CFTR.

Comme dans la durée, pour manipuler quelque chose, nous devons d'abord la comprendre. Afin de concevoir les chromosomes artificiels, nous devons d'abord apprendre comment ils sont formés et mis à jour.

Comment des chromosomes neufs sont formés et mis à jour, et l'importance du centromère

Presque deux cellules trillion divisent chaque jour à un corps humain moyen. Ceci signifie que deux cellules trillion doivent tirer une copie parfaite d'elles-mêmes chaque fois. Le coût de division cellulaire qui vient sous peu de la perfection est assurément le plus mauvais ennemi de l'humanité pourtant : cancer, dans lequel on sont caractérisés par instabilité de chromosome. Un lecteur important en assurant l'hérédité fidèle de nos chromosomes pendant la division cellulaire est le centromère.

Le centromère est une région spécialisée sur chaque chromosome qui branche le chromosome aux microtubules d'axe pour orchestrer la ségrégation de chromosome dans chaque division cellulaire. En quelques cellules cancéreuses, les centromères peuvent devenir inactivés ou détruits des réarrangements chromosomiques et dériver la perte de chromosome en formant un centromère neuf sur une région faite au hasard et ectopique. Jusqu'ici, pas beaucoup est connu au sujet de la formation neuve de centromère (neocentromere), en dépit de elle étant impliquée dans l'instabilité de chromosome et un gestionnaire de tumorigenèse. C'est parce qu'il est notoirement difficile étudier formation de neocentromere puisque le procédé de l'établissement de neocentromere a été provocant pour observer, car ils sont seulement assurés quand les troubles du développement ou le cancer surgissent et des analyses génomiques sont exécutées. En d'autres termes, des centromères neufs sont souvent trouvés longtemps après leur formation et stabilisation.

Pour entreprendre des études sur la formation de centromère, l'équipe de M. Yuen a utilisé une méthode simple et directe : microinjection, développé il y a presque 30 ans. Dans l'autre substance, telle que des êtres humains, l'ADN étranger est identifié et en grande partie exclu et par conséquent pas propagé dans des générations futures comme mécanisme de légitime défense. Étonnant, les elegans de C. est un de la substance rare qui permet l'ADN étranger, complet exempt de n'importe quelle séquence d'ADN d'elegans de C., pour protéger par fusible dans un grand, de taille megabase chromosome artificiel. Tout simplement, alors que les elegans de C. peuvent établir un chromosome artificiel sans la condition indigène de séquence, les mêmes ne peuvent pas être dits au sujet d'autres chromosomes artificiels d'autres substances comme l'être humain (HAC), qui exigent de quelques séquences d'ADN humaines afin d'établir et propager comme chromosome artificiel.

Pour étudier davantage cette seule caractéristique, l'équipe a développé un système in vivo fluorescent pour concevoir les chromosomes artificiels en temps réel. Le laboratoire de M. Yuen emploie cette analyse artificielle de ségrégation de chromosome comme lecture fonctionnelle pour que (du début) la formation de novo de centromère vérifie les facteurs qui affectent l'établissement de novo de centromère. M. Lin a recensé le chaperon RbAp46/48LIN-53 d'histone et l'acétyltransférase HAT-1 comme essentiel pour la formation de centromère. Ici, les elegans de C. agit en tant que modèle robuste dû à ses embryons transparents qui facilitent la représentation, mais également sa nature rare pour induire efficacement la formation de novo de centromère et pour isoler les chromosomes artificiels neufs loyalement dans quelques cycles cellulaires dans les embryons.

Les études actuelles des chromosomes artificiels fournissent des analyses nouvelles dans les procédés chromosomiques exigés pour la formation de novo de centromère et la maintenance de chromosome. L'équipe de M. Yuen a indiqué les procédés in vivo biologiques nécessaires pour que l'ADN exogène devienne un chromosome artificiel stablement de propagation et pour se démêle la hiérarchie en assemblant un centromère de novo des fragments d'ADN étrangers. Pour disséquer davantage la seule caractéristique des elegans de C. en adoptant des séquences d'ADN étrangères, équipe de M. Yuen également explorée si ce phénomène est lié par des règles, c.-à-d. manipulant la composition, la complexité et la longueur de séquence d'ADN pour observer les préférences pour établir un chromosome artificiel dans des elegans de C.

Utilisant ces approches, nous pouvons maintenant observer et comparer systématiquement comment un centromère neuf est déterminé sur un chromosome artificiel et aussi comment un centromère préexistant est mis à jour sur les chromosomes endogènes d'elegans de C.

Les chromosomes artificiels dans les vis sans fin peuvent-ils être la réponse à la thérapie génique ?

En conclusion, comment les vis sans fin sont-elles appropriées aux êtres humains ? Tandis que la commande de la façon dont des gènes sont arrangés sur un chromosome peut être cohérente en travers des espèces étroitement liées différentes, le centromère repositionnant également se produit dans toute l'évolution. Par conséquent, le procédé de la formation neuve de centromère peut agir en tant que gestionnaire des maladies mais sert également de borne d'évolution. En outre, les résultats de ces études pourraient aider anticipé l'inducteur synthétique de biologie en explorant comment certaines caractéristiques peuvent être conçues pour optimiser l'établissement d'un chromosome artificiel en améliorant le rendement de la formation de novo de centromère par la ségrégation précise pour améliorer les applications d'ACs en tant que les vecteurs de grande capacité et fidèles pour copier et thérapies géniques.

Source:
Journal reference:

Lin, Z., et al. (2021) Formation of artificial chromosomes in Caenorhabditis elegans and analyses of their segregation in mitosis, DNA sequence composition and holocentromere organization. Nucleic Acids Research. doi.org/10.1093/nar/gkab690.