Znanstveniki izdelujejo kompleksen balet, ki se izvaja v naših celicah

ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011 (Julij 2019).

Anonim

Že leta so znanstveniki preučevali človeške kromosome in DNA, ki so jih prenašali, porinili nad genetsko kodo, ki vsako celico sestavlja za namige o vsem, od naše barve oči do prirojenih bolezni. V novi študiji pa so znanstveniki pokazali, da gibanje kromosomov v celicah lahko vpliva tudi na človekove lastnosti in zdravje.

V časopisu, ki je bil le objavljen v Nature Communications, so znanstveniki na Univerzi v Teksasu v Austinu preslikali gibanje kromosoma z računalniškim modeliranjem, da bi pokazali, kako se milijarde baznih parov DNA nabira v nemogoče majhno mesto, ne da bi se zapletli. Prvič so pokazali, da je gibanje počasno in steklo podobno, ki se razlikuje od ene vrste celic do naslednjega in celo med celicami istega tipa. Razumevanje tega gibanja bi lahko imelo velike posledice za preučevanje genskih bolezni, zdravja ljudi in urejanja genov.

"Namesto strukture smo se odločili pogledati na dinamiko, da ugotovimo ne samo, kako se pakira ta ogromna količina genetskih informacij, temveč tudi kako se gibljejo različni loki, " je dejal Dave Thirumalai, predsednik oddelka za kemijo UT Austina. "Naučili smo se, da to ni samo genetski kod, ki ga je treba skrbeti. Če je čas premikanja izklopljen, bi lahko prišli do funkcionalnih aberacij."

Thirumalai, skupaj s Guang Shi, vodilnim avtorjem in diplomantom na Univerzi v Marylandu, je pogledal, kako se premikajo dva različna kromosoma. V računalniškem modelu začne en kromosom, ki se po ponovitvi začne videti kot naraščajoča kroglica preje. Počasi se kromosom začne zložiti na sebi. Nastaja kromosomske kapljice, kot so steklene kroglice, narejene na ogrlico, preden se namotajajo v kroglo. Gibanje se nadaljuje tudi po tem, ko je kromosom dosegel to kompaktno stopnjo.

"Ugotovili smo, da je gibanje kromosomov počasno, ki spominja na steklasto vedenje. Menimo, da bi to lahko imelo globoke posledice za to, kako se celice obnašajo tako individualno kot kolektivno, " je dejal Shi. "Poleg tega se različne regije kromosoma premikajo pri različnih hitrostih."

Ekipa se je odločila pogledati kromosomi 5 in 10, tako da je preslikala, kako se je vsak premaknil. Geni na kromosomu 5 so povezani z nekaterimi oblikami levkemije, Parkinsonove bolezni in vidiki moške neplodnosti. Geni na kromosomu 10 so povezani s tipi porfrije, boleznijo krvi; glioblastom, agresiven možganski rak; in vrsta prirojene gluhost. V modelu je bilo jasno, da se je gibanje vsakega kromosoma spremenilo, odvisno od celice. Na primer, kromosom 5 v eni celici bi se lahko gibal zelo drugače, bolj počasi morda, kot v drugi celici.

Thirumalai predlaga razmišljanje o DNK kot knjigi z receptom za človeka, kjer je potreben del informacij na strani 264. Branje kode je preprosto. Ampak sedaj razumemo, da se knjiga premika skozi čas in prostor. To lahko otežuje iskanje strani 264.

"Genska ekspresija, ena od najpomembnejših bioloških funkcij celic, je dinamičen proces namesto statičnega stanja", je dejal Shi. "Za vsak gen, ki se izrazi v človeških celicah, morajo daleč regije kromosoma stopiti v stik. Ko se ti dinamični procesi prekinejo, lahko celice umrejo zaradi neuspeha izražanja nekaterih ključnih genov ali včasih postanejo rakavih celic. "

Kako dolgo je potrebno, da se kromosomi srečajo, ko se srečajo in kako dolgo ostanejo v stiku - stvari, ki jih razkrivajo te študije - lahko izboljšajo razumevanje nekaterih boleznih znanstvenikov, je dejal Shi. Raziskovalci upajo, da bodo še naprej proučevali dinamiko različnih vrst kromosomov in raziskali, ali imajo nenormalne celice, kot so rakave celice, drugačno dinamiko.

"Zelo zanimivo bi bilo videti, ali so kromosomi v rakavi celici, kjer je nekaj mutacij, če je gibanje drugačno", je dejal Thirumalai.

Raziskovalci so sodelovali tudi s Korejskim inštitutom za napredne študije. Financiranje je prišlo iz Nacionalne znanstvene fundacije in predsednika Collie-Welch Regentsa na Univerzi v Teksasu v Austinu.

menu
menu