Cosa guida specifici modelli di espressione genica fra i tipi cellulari?

Maggio 20, 2016 Admin Salute 0 1
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Fornire un altro strumento per aiutare a capire regolazione genica su scala globale, un gruppo di ricerca a livello nazionale ha individuato e mappato 55.000 esaltatori, brevi regioni del DNA che agiscono per migliorare o aumentare l'espressione dei geni. La mappa, che sarà pubblicato il 18 marzo a anticipo edizione on-line della rivista Nature, aiuterà gli scienziati a capire come le cellule controllano l'espressione di geni specifici per la loro particolare tipo di cellula.

"I nostri studi mostrano che gli esaltatori svolgono ruolo molto più importante di quanto si apprezzato in espressione genica delle cellule di tipo specifico, contribuendo a spiegare che cosa induce le cellule a differenziarsi in fegato o cellule cerebrali o della pelle, o perché queste cellule potrebbero diventare cancerose", ha detto principal investigatore Bing Ren, PhD, professore associato di Medicina Molecolare e Cellulare presso l'Università della California, San Diego Facoltà di Medicina e direttore del Laboratorio di Gene regolamento presso l'Istituto Ludwig per la ricerca sul cancro (LICR).

Quasi tutte le cellule del corpo umano hanno lo stesso genoma, ma diverse cellule hanno un ruolo molto diverse di sviluppo, la funzione del tessuto normale e la malattia. La diversità tra le cellule è causata principalmente da differenze di espressione genica - il processo attraverso il quale una proteina o altra molecola codificata da un gene viene prodotto.




Enhancers sono uno dei diversi tipi di elementi regolatori, insieme con i promotori e isolanti, che sono sparsi in tutto il genoma e agiscono per assemblare le proteine ​​che regolano la trascrizione di singoli geni.

"Ampliare la conoscenza di esaltatori è fondamentale per la comprensione dei meccanismi che controllano l'espressione genica. Poiché solo il due per cento del genoma codifica proteine, c'è così tanto a sinistra per scoprire su quello che una volta era considerato non codificante 'DNA spazzatura' e come quell'altra 98 per cento contribuisce alla malattia umana ", ha detto Ren.

Analizzando sistematicamente più di 14 milioni di sonde di DNA corrispondenti all'intero genoma umano, la squadra - tra scienziati provenienti da UC San Diego, MIT, il Broad Institute del MIT e di Harvard, il National Institutes of Allergy e Malattie Infettive, l'Università del Wisconsin e Duke University - ha creato una nuova mappa genomica-scala esaltatori.

Il gruppo di ricerca ha eseguito un tipo di analisi chiamato analisi ChIP-chip di tutto il genoma per individuare i promotori, esaltatori, isolatori e altre sequenze di DNA regolamentari per ogni gene, utilizzando questo approccio per identificare questi elementi in più tipi di cellule e indagare il loro ruolo nella gene espressione. ChIP-chip è utilizzato per localizzare i siti di legame di proteine ​​che possono aiutare a identificare gli elementi funzionali del genoma.

"Utilizzando questo processo, abbiamo descritto le firme, o modelli distintivi, sulle proteine ​​istoni che ci hanno permesso di distinguere promotori e stimolatori nel genoma", ha detto Ren. "Nelle nostre analisi, siamo rimasti sorpresi di scoprire che le firme cromatina nei siti promotori erano simili in tutte le cellule. Tuttavia, abbiamo scoperto che esaltatori sono contrassegnati con altamente cellule di tipo modelli di modifica specifici. Questi modelli hanno suggerito che esaltatori sono di primaria importanza in la differenziazione dei tipi cellulari specifici. "

Utilizzo delle firme cromatina precedentemente descritti per esaltatori, gli scienziati hanno mappato 55.000 elementi che differenziano l'espressione genica nel cancro del collo dell'utero, la leucemia e le cellule staminali embrionali, tra gli altri.

Modifiche regolamentari che determinano l'espressione genica sono parte di ciò che è noto come il epigenome - una seconda "dimensione" al genoma che determina i processi biologici fondamentali. Ren dirige Il San Diego Epigenome Center presso l'LICR a UC San Diego, uno dei quattro centri del paese chiamato riferimento Epigenome Centri Mapping (REMC) come parte di un quinquennale $ 190.000.000 programma complessivo, finanziato dal National Institutes of Health.

Hanno contribuito a questo studio includono Nathaniel D. Heintzman, Ludwig Institute for Cancer Research (LICR) e del Programma di Ricerca Biomedica presso UC San Diego; Gary C. Hon, LICR e UC San Diego Bioinformatica Programma; R. David Hawkins, Lindsey F. Arpa, Zhen Ye, Leonard K. Lee, Rhona K. Stuart, Christina W. Ching e Keith A. Ching, LICR a UC San Diego; Pouya Kheradpour, MIT Computer Science e Artificial Intelligence Laboratory; Alexander Stark e Manolis Kellis, MIT Computer Science e il Broad Institute del MIT e di Harvard; Jessica E. Antosiewicz e Ron Stewart, Morgridge Istituto per la Ricerca, Madison, Wisconsin; James A. Thomson, Morgridge Institute e l'Università del Wisconsin; Hui Liu, Xinmin Zhang e Roland D. Green, NimbleGen Systems, Inc. Madison; Victor V. Lobanenkov, istituti nazionali di allergie e malattie infettive; e Gregory E. Crawford, Istituto per le scienze del genoma e la politica e del Dipartimento di Pediatria, Duke University.

Il finanziamento per questa ricerca è stato fornito in parte da The American Cancer Society, il Ludwig Institute for Cancer Research, il National Cancer Institute, la Human Genome Research Institute Nazionale e il California Institute for Regenerative Medicine (CIRM).

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