вторник, ноември 02, 2010

Важна ли е формата на Генома, както и съдържанието му?



Три измерна структура на генома на fission yeast (вид едноклетъчно). (Credit: S. Pombe)

ScienceDaily (Oct. 29, 2010) — Ако има едно нещо, което скорошните постижения в генетиката ни разкриха, е че нашите гени са взаимосвързани, „говорещи” си един на друг през отделни хромозоми и обширните разклонения на ДНК-то. Според изследователите в Wistar Institute, много от тези сложни връзки може да се обяснят в частност с триизмерната структура на целия геном.

ДНК-то на дадена клетка прекарва по-голямата си част от активния живот в заплетена буца от хромозоми, чиито позиции групират свързаните гени близо до един до друг и ги излага на генно-контролиращата машинария на клетката. Тази структура, казват изследователите, не е просто формата на генома, но също и ключ към това как работи той.

Тяхното изследване, публкувано онлайн в списанието Nucleic Acids Research, е първото, което комбинира микроскопията с напредналите техники по геномно редуване (genomic sequencing techniques), позволявайки на изследователите, буквално да видят взаимодействията между гените. Това също е първото изследване определящо триизмерната структура на генома на fission yeast.

Прилагането на тази техника върху човешкия геном, може да предостави на учените и лекарите цяла нова рамка, с която да разберат по добре гените и болесите, споделят изследователите.

"Хората за запознати с X-образните форми на нашите хромозоми по време на деленето на клетката, но те може би не осъзнават, че ДНК-то прекарва сравнително малко време в тази конфигурация,” казва Ken-ichi Noma, Ph.D., асистент професор в Wistar's Gene Expression and Regulation program и главен автор на изследването/статията. "Хромозомите прекарват голяма част от времето си скупчени в тези, не-случайни структури, и аз вярвам, че тези форми отразяват разнообразни ядрени процеси, също като транскрипцията например.”

За да картографират едновременно индивидуалните гени и цялостната структура на генома, Noma и колегите му са комбинирали ново-генерационно ДНА редуване с техника наречена chromosome conformation capture (3C). След това използвали флуоросцентни сонди за да посочат точното местоположение на определени гени чрез микроскоп. С тази информация, изследователите били способни да създадат детайлни триизмерни компютърни модели на yeast генома.

Използвайки новаторски подход, изследователите могат да видят как гените взаимодействат един с друг. Noma и колегите му могат да видят къде са разположени високо-активните гени, или да видят дали гените, които са включени или изключени също са разположени един до друг в триизмерната структура на генома. Общо взето, изследователите от Wistar са изследвали 465 т.нар. генно онтологични групи – групи от гени, които споделят сходна цел в клетката, като структура или метаболизъм.
"Когато хромозомите се съберат, те се нагъват в такива форми, че сближават гени от различни хромозоми един до друг," каза Noma. "Това позициониране позволява на процесите, които диктуват как и кога гените се четат и оперират ефективно върху многобройни гени наведнъж."

Тази структура не е просто случайно химическо привличане в и сред хромозомите – а напротив, това със сигурност е част от нещо по-голямо – а именно, подреждане насочвано от други молекули в клетката, с цел създаване на мега-структура, също като фактори, които промотират генното транскрибиране, свързването им в ДНК-то и допринасянето за крайната структура на генома при сгъването на хромозомите.
"Вярвам, че гледаме към нов начин за визуализиране на генома и движенията на всички разнообразни молекули, които влияят върху генома,” каза Noma.

Според учените от Wistar, техните техники са приложими към човешкия геном, въпреки че генома на fission yeast има само три хромозоми. В действителност, изследователите открили значи на "транскрибиращи фабрики" – купове от свързани гени, които четат, или „транскрибират”, в определени места – за които е предложено, че съществуват при бозайниците.

Това изследване е спонсорирано чрезт National Institutes of Health Director's New Innovator Award.

Съ-автори на това изследване са пост-докторалните изследователи Hideki Tanizawa, Ph.D., Osamu Iwasaki, Ph.D., и Atsunari Tanaka, Ph.D., и асистента Joseph R. Capizzi, като всички са членове на лабораторията Noma. Те са работили в сътрудничество с Priyankara Wickramasinghe, Ph.D., Mihee Lee, Ph.D., и Zhiyan Fu, Ph.D., от Биоинформационния факултет на Wistar.

Бележка на редактора: Тази статия не възнамерява да предоставя медицински съвет, диагноза или лечение.

Източник: ScienceDaily

Няма коментари:

Публикуване на коментар