Complesso proteico forse cruciale per innescare lo sviluppo di embrioni

Aprile 7, 2016 Admin Salute 0 6
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I ricercatori della Scuola di Medicina UNC hanno scoperto un complesso proteico che sembra giocare un ruolo significativo nel cancellare queste istruzioni epigenetiche sul DNA dello sperma, in sostanza, la creazione di una tabula rasa per i diversi tipi di cellule di un nuovo embrione a svilupparsi. Il complesso proteico - chiamata allungatore - potrebbe rivelarsi utile per cambiare il destino della cellula, come la conversione cellule tumorali di cellule normali, come può essere in grado di riattivare geni oncosoppressori rimuovendo le modificazioni epigenetiche che spesso impediscono loro di frenare la proliferazione di le cellule tumorali.

La scoperta può avere implicazioni per la ricerca sulle cellule staminali, fornendo uno strumento per riprogrammare le cellule adulte in fretta di possedere gli stessi attributi le cellule staminali embrionali, ma senza le questioni etiche o di sicurezza di cellule attualmente utilizzati per tali studi. I risultati dello studio appaiono on-line in 6 gen 2010 numero della rivista Nature.




"Le implicazioni di tale ricerca sono sempre stato chiaro, e per questo da anni i ricercatori hanno cercato di identificare un fattore responsabile per cancellare questi marcatori epigenetici", ha detto l'autore senior Yi Zhang, Ph.D., Howard Hughes Medical Institute Investigator e Kenan Professore di biochimica e biofisica a UNC. Egli è anche un membro del UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center.

Marcatori epigenetici sono essenzialmente tag chimici collegati ai genomi di ogni cellula, determinando quali geni verranno attivati ​​o disattivati ​​e, in ultima analisi, che ruolo che tipo di cellula avrà nel corpo. Un modo questo avviene è attraverso metilazione del DNA, un processo mediante il quale i gruppi metilici sono stampate su cytosines - una delle quattro basi di DNA - per produrre un modello caratteristico per una particolare cella.

Durante la fecondazione, il genoma paterno derivato dallo sperma è attivamente demetilata, eliminando rapidamente questi tag metilici prima divisione cellulare, mentre il genoma materno è demetilata passivamente. Il nuovo pattern di metilazione viene ristabilita in una fase successiva.

"Diversi studi precedenti hanno identificato i fattori che possono effettuare specifici gene demetilazione del DNA, ma il nostro è il primo a collegare un complesso proteico di demetilazione DNA globale correlato a cellule germinali di transizione di cellule somatiche", ha detto Zhang.

Lo scienziato UNC ei suoi colleghi hanno cercato di scoprire il fattore che orchestra la demetilazione. Con la creazione di un tag verde fluorescente che ha affinità per il DNA non metilato, erano in grado di "vedere" il processo di demetilazione sotto il microscopio. Con tale tecnologia in mano, hanno cominciato a pescare attraverso un fattori dozzina di candidati che credevano potrebbe svolgere un ruolo nel processo, in base alle loro proprietà chimiche e modelli di espressione in zigoti, cellule formate dall'unione di sperma e uova.

Quando "abbattuto" questi geni candidati zigoti, solo la perdita del gene allungatore impedito l'accumulo delle etichette fluorescenti nel genoma paterno, indicando che era necessario per demetilazione a verificarsi. I ricercatori hanno eseguito una serie di esperimenti per confermare i loro risultati, tra cui il sequenziamento del genoma paterno per determinare i cambiamenti di stato di metilazione del DNA.

Zhang dice l'identificazione di questo gene potrebbe avere implicazioni per la ricerca sulle cellule staminali, che fino a questo punto è stato possibile solo utilizzando due approcci principali. One way scienziati riprogrammare adulti nuclei delle cellule è trasferendoli in un uovo, che contiene fattori che spazzano via tutti i marcatori epigenetici. L'altro modo è quello di esprimere diversi fattori critici di cellule staminali in cellule somatiche adulte, che coassiali le cellule al loro stato di cellule staminali verginale. Il primo approccio prevede l'utilizzo di embrioni, che solleva problemi etici; la seconda prevede il retrovirus, che possono causare il cancro e non sono quindi considerati sicuri.

"Ma ci potrebbe essere un altro modo", dice Zhang. "Molti dei geni che sono attivi nelle cellule staminali non sono attivi nelle cellule adulte, perché sono denaturato. Se allungatore può catalizzare demetilazione globale, potrebbe essere l'ingrediente fondamentale per questi cocktail riprogrammazione, che ci permette di generare cellule staminali in modo rapido e sicuro. "

Ora Zhang ei suoi colleghi stanno conducendo esperimenti biochimici per dimostrare che la proteina fa possedere vera attività demetilasi. Sarà un compito difficile, Zhang dice, perché ancora non conoscono tutte le subunità del complesso proteico allungatore. Allo stesso tempo, i ricercatori stanno attivamente studiando gli effetti della proteina sulla riprogrammazione e le sue implicazioni per la ricerca sulle cellule staminali.

La ricerca è stata finanziata dal Howard Hughes Medical Institute e il National Institutes of Health. Studio co-autori di UNC includono ricercatori postdottorato Yuki Okada, Ph.D., attualmente docenti dell'Università di Kyoto in Giappone, e Kwonho Hong, Ph.D.

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