május 22, 2024

Androbit techmagazin

Az Androbit tényeken alapuló híreivel, exkluzív videofelvételeivel, fotóival és frissített térképeivel maradjon naprakész Magyarország legfrissebb fejleményein.

Az új Epigenome Editing Platform lehetővé teszi az epigenetikai módosítások precíz programozását

Az új Epigenome Editing Platform lehetővé teszi az epigenetikai módosítások precíz programozását

A kutatók egy új genomszerkesztő platformot fejlesztettek ki, amely lehetővé teszi a kromatinjelek precíz manipulálását, feltárva azok közvetlen hatását a génexpresszióra, és megkérdőjelezi a génszabályozó mechanizmusok korábbi megértését.

Hackett csoportja az EMBL Rome-ban végzett tanulmánya egy erőteljes génszerkesztési technika kifejlesztéséhez vezetett, amely lehetővé teszi a kromatin módosítások precíz programozását.

A gének molekuláris szintű szabályozásának megértése nagy kihívást jelent a modern biológiában. Ezt az összetett mechanizmust főként a transzkripciós faktoroknak nevezett fehérjék közötti kölcsönhatás vezérli, DNS Szabályozó régiók és epigenetikai módosulások – kémiai változások, amelyek megváltoztatják a kromatin szerkezetét. A sejt genomjának epigenetikai módosításainak gyűjteményét epigenomnak nevezik.

Előrelépések az epigenom szerkesztésben

Egy ma (május 9-én) megjelent tanulmányban Természet genetikaA római European Molecular Biology Laboratory (EMBL) Hackett csoportjának tudósai moduláris genomszerkesztő platformot fejlesztettek ki – egy olyan rendszert, amely a genomban bárhol programozhatja az epigenetikai módosításokat. A rendszer lehetővé teszi a tudósok számára, hogy tanulmányozzák az egyes kromatin-módosítások hatását a transzkripcióra, vagyis arra a mechanizmusra, amellyel a gének mRNS-be íródnak át, hogy katalizálják a fehérjeszintézist.

Úgy gondolják, hogy a kromatin módosításai hozzájárulnak a kulcsfontosságú biológiai folyamatok szabályozásához, mint például a növekedés, a környezeti jelekre adott válasz és a betegségek.

Epigenetikus szerkesztő eszközkészlet

Az Epigenetic Editing Toolkit kreatív illusztrációja: Minden épület egyetlen gén epigenetikai állapotát reprezentálja (a sötét ablakok néma gének, a világos ablakok az aktív gének). A kar bemutatja az epigenetikai szerkesztőrendszert, amely lehetővé teszi a kromatin jelek de novo lerakódását bármely genomiális helyen. Marzia Monafo

A specifikus kromatinjelek génszabályozásra gyakorolt ​​hatásának megértése érdekében korábbi tanulmányok feltérképezték eloszlásukat az egészséges és beteg sejttípusok genomjában. Ezeket az adatokat a génexpressziós elemzéssel és a specifikus gének megzavarásának ismert hatásaival kombinálva a tudósok funkciókat tulajdonítottak ezeknek a kromatinjeleknek.

Nehéznek bizonyult azonban a kromatinjelek és a génszabályozás közötti ok-okozati összefüggés meghatározása. A kihívás az ilyen szabályozásban szerepet játszó számos összetett tényező – a kromatinjelek, a transzkripciós faktorok és a szabályozó DNS-szekvenciák – egyéni hozzájárulásának feltárása.

READ  Az évtizedekkel ezelőtti lejárt szavatosságú lazackonzervek nagy meglepetést árulnak el: a ScienceAlert

Áttörés az epigenom szerkesztési technológiában

Hackett csoportjának tudósai egy moduláris genomszerkesztő rendszert fejlesztettek ki, amellyel kilenc biológiailag fontos kromatin jelet pontosan beprogramozhatnak a genom bármely kívánt régiójába. A rendszer a CRISPR-en alapul – egy széles körben használt genomszerkesztési technológián, amely lehetővé teszi a kutatók számára, hogy a DNS meghatározott helyein nagy pontossággal és Pontosság.

Az ilyen finom perturbációk lehetővé tették számukra, hogy gondosan feltárják az ok-okozati összefüggéseket a kromatinnyomok és biológiai hatásaik között. A tudósok egy „riporter rendszert” is megterveztek és használtak, amely lehetővé tette számukra, hogy egysejtszinten mérjék a génexpresszió változásait, és megértsék, hogy a DNS-szekvenciában bekövetkező változások hogyan befolyásolják az egyes kromatinjelek hatását. Eredményeik feltárják a génszabályozásban fontos kromatinjelek halmazának okozati szerepét.

Főbb megállapítások és jövőbeli irányok

A kutatók például új szerepet találtak a H3K4me3-nak, egy kromatinjelnek, amelyről korábban azt hitték, hogy a transzkripció következménye. Megjegyezték, hogy a H3K4me3 önmagában is növelheti a transzkripciót, ha mesterségesen hozzáadják a DNS meghatározott helyeihez.

„Ez egy nagyon izgalmas és váratlan eredmény volt, amely minden várakozásunknak ellentmond” – mondta Christina Policarpi, Hackett csoportjának posztdoktori kutatója és a tanulmány vezető tudósa. „Adataink egy összetett szabályozási hálózatra mutatnak rá, ahol több szabályozó tényező kölcsönhatásban befolyásolja a génexpressziós szintet egy adott sejtben. Ezek a tényezők magukban foglalják a kromatin már meglévő szerkezetét, a mögöttes DNS-szekvenciát és a genomban való elhelyezkedést.

Lehetséges alkalmazások és jövőbeli kutatások

Hackett és kollégái jelenleg azt vizsgálják, hogyan lehet hasznosítani ezt a technológiát egy ígéretes startup projekten keresztül. A következő lépés ezeknek a következtetéseknek a megerősítése és kiterjesztése lesz a gének különböző sejttípusokon és széles skálán történő megcélzásával. Még tisztázni kell, hogy a kromatin jelek hogyan befolyásolják a transzkripciót a géndiverzitáson és a downstream mechanizmusokon keresztül.

„Moduláris epigenetikai szerkesztő eszköztárunk egy új kísérleti megközelítést jelent a genom és az epigenom közötti összefüggések feltárására” – mondta Jamie Hackett, az EMBL Rome csoportvezetője. „A rendszer a jövőben felhasználható arra, hogy pontosabban megértsük az epigenomikus változások jelentőségét a génaktivitás befolyásolásában a fejlődés során és az emberi betegségekben. Másrészt ez a technológia lehetővé teszi a kívánt génexpressziós szintek programozását hangolható módon. Ez egy izgalmas út az alkalmazásokhoz.

READ  A távoli galaxisok körüli "Einstein gyűrűinek" új pillantása közelebb vitt minket a sötét anyaggal kapcsolatos vita megoldásához

Hivatkozás: „A törzsgenom szerkesztése megragadja a kromatin-módosítások kontextusfüggő oktató funkcióját” 2024. május 9., Természet genetika.
doi: 10.1038/s41588-024-01706-s