Wzmacniacze to regiony DNA, które nie kodują białek, ale kontrolują sposób ekspresji genów. Super-wzmacniacze to skupiska wzmacniaczy, które wspólnie regulują geny pełniące ważną rolę w tożsamości komórki. Naukowcy ze Szpitala Dziecięcego St. Jude badali superwzmacniacz Vsx2 i jego rolę w rozwoju siatkówki. Ich ocena wykazała, że superwzmacniacz ma cztery różne regiony o różnych funkcjach. Ten modułowy superwzmacniacz umożliwia badanie ekspresji genów podczas rozwoju. Artykuł na temat tej pracy został opublikowany w Nature Communications.
Ekspresja genów jest ważna podczas rozwoju, ponieważ komórki ustalają swoją tożsamość i stają się różnymi typami komórek o różnych funkcjach. Czynnik transkrypcyjny Vsx2 jest niezbędny do prawidłowego rozwoju oka. Jest wyrażany w komórkach progenitorowych siatkówki i znajduje się w ustalonych neuronach dwubiegunowych i gleju Muellera.
Przez dziesięciolecia naukowcy badali Vsx2, aby zrozumieć, jak wpływa na rozwój. Funkcjonowanie genu jest zazwyczaj badane przez wybicie (usunięcie) genu i obserwację zmian. Jednak gdy Vsx2 zostaje wybity, oko się nie formuje. Naukowcy nie mogą badać czegoś, co się nie tworzy, więc potrzebowali umiejętności dostrajania ekspresji Vsx2 w różnych momentach powstawania siatkówki.
„W rozwoju mózgu ważne czynniki transkrypcyjne, takie jak Vsx2 i wiele innych, są często wyrażane w różnych częściach rozwijającego się mózgu w różnym czasie, ale w precyzyjnie zaaranżowany sposób” – powiedział autor korespondujący dr Michael Dyer, St. Przewodniczący Jude Department of Developmental Neurobiology i badacz Instytutu Medycznego Howarda Hughesa. „Chcieliśmy lepiej zrozumieć, w jaki sposób ten skomplikowany taniec ekspresji jest kontrolowany, gdy gen jest włączany w jednym momencie w jednym typie komórki, a następnie wyłączany w innym, a później całkowicie aktywowany w innym regionie”.
Testowanie pierwszego modułowego superwzmacniacza
Super-wzmacniacz Vsx2 kontroluje złożony i dynamiczny wzorzec ekspresji zaangażowany w rozwój siatkówki.
„Choć zidentyfikowano tysiące superwzmacniaczy, bardzo niewiele zostało przetestowanych funkcjonalnie” – powiedziała pierwsza autorka, Victoria Honnell, studentka St. Jude Graduate School of Biomedical Sciences. „Nasze testy funkcjonalne superwzmacniacza Vsx2 wykazały odrębne regiony”.
„Nazwaliśmy to modułowym superwzmacniaczem” — powiedział Honnell. „Jedna część tego superwzmacniacza odgrywa rolę we wczesnym rozwoju siatkówki, a druga część jest ważna dla genezy komórek dwubiegunowych w późniejszym rozwoju”.
Naukowcy znaleźli cztery odrębne regiony w superwzmacniaczu Vsx2. Trzy z tych regionów były zaangażowane w rozwój siatkówki. Po raz pierwszy naukowcy zademonstrowali niezależne funkcje odrębnych regionów w obrębie superwzmacniacza.
Plan przyszłych studiów
Badanie modułowych superwzmacniaczy zapewnia większą jasność w odniesieniu do funkcjonalnych skutków ekspresji genów niż tradycyjne podejścia genomiczne, takie jak wyłączenie genu. Modułowe superwzmacniacze pozwalają naukowcom zmieniać ekspresję poszczególnych czynników transkrypcyjnych w poszczególnych typach komórek na określonych etapach rozwoju. Zatem modułowa koncepcja superwzmacniacza może służyć jako model do badania złożonych wzorców ekspresji genów, które występują podczas rozwoju mózgu.
„Kiedy możesz w pełni zrozumieć, jak działa jeden z tych modułowych superwzmacniaczy, możesz przejść do wszystkich superwzmacniaczy globalnie, aby zrozumieć je szerzej” – powiedział Dyer. „Wyobraź sobie zegar, który rozbierasz, aby dowiedzieć się, które części idą gdzie i co robią. Jeśli rozłożysz zupełnie inny zegar, będziesz już miał dobry plan tego, które części idą gdzie, w oparciu o pierwszy model”.
Komentarze
[ z 0]