Undersøgelse af super-tavset DNA tyder på nye måder at omprogrammere celler på

Nybeskrevne strækninger af super-tavset DNA afslører en ny tilgang til omprogrammering af celleidentitet til brug i regenerative medicinstudier og en dag i klinikken, ifølge en undersøgelse i Molekylær celle i sidste uge af forskere fra Perelman School of Medicine ved University of Pennsylvania.

"I fortiden, de fleste laboratorier, inklusive min egen, brugte genaktivatorer til at tænde et nyt program for at ændre identiteten i en given celle, "sagde seniorforfatter Ken Zaret, Ph.d., direktør for Penn Institute for Regenerative Medicine og professor i celle- og udviklingsbiologi. "Vores undersøgelse viser, at vi i nogle tilfælde bliver nødt til at adskille en celles genundertrykkelsesmaskineri for at aktivere vigtige gener for at omprogrammere en celles identitet."

Teamet forsøgte at omprogrammere hudceller for at lave nye leverceller. Konverteringer af en celletype til en anden har normalt lav effektivitet, og denne undersøgelse identificerer en grund til hvorfor. Det langsigtede mål med denne prækliniske forskning er at kunne genopbygge sygt levervæv med sundt væv afledt af et andet væv, såsom hudceller, fra det samme individ i en proces kaldet omprogrammering af direkte celler

Zaret -laboratoriet fjernede en ekstrem form for gen -tavshed, åbner områder med tæt sår DNA, der er svært for aktivatorer at nå for at tænde visse gener. De fandt regionerne ved at karakterisere en stigning i kemisk tværbinding på grund af at DNA blev mere komprimeret i stilladserne af undertrykte områder af kromosomer

"Tænk på et stykke fiskelinje, der har været brugt i et stykke tid, med flere knuder langs sin længde, "Sagde Zaret." De knyttede områder er lettere tværbundne områder, afspejler dem som super-tavse områder af DNA. "

For at kroppen kan opretholde sine 200 plus forskellige celletyper, celler skal aktivere gener, der er specifikke for deres type, samtidig med at de undertrykker gener af alternative typer. De fleste gener i tavse DNA -regioner (ikke tilgængelige for at blive "læst" og omdannet til et protein) er typisk funktioner, der ikke bruges af den aktuelle celletype. Zaret ligner det med forsikring, så celler ikke blander deres identitet, som kan forårsage problemer som ukontrolleret, kræftcelle replikationer, eller sådan at hjerne- eller levergener forhindres i at blive udtrykt i hudceller, for eksempel.

Teamet karakteriserede de proteiner, der hjælper med at gøre regionerne "knyttede" og fandt ud af, at de var mere komplekse end forventet. "Vi fandt flere typer forskellige proteiner, end vi troede, vi ville, "Sagde Zaret. For at gøre dette, de aktiverede aktiviteten af ​​engang tavse gener i humane hudceller dyrket i kultur for at se, om det knyttede domæne lettere ville åbne, når hver blev elimineret. Af de 50 testede proteiner, nogle er også muteret i sådanne neurodegenerative lidelser som Lou Gehrigs sygdom.

"Selvom de fleste omprogrammeringsgener ikke er i disse superstille DNA -områder, meget vigtige gener er; så dette giver os en ny måde at tænke på omprogrammering, "Sagde Zaret. Det endelige mål med deres undersøgelse er at finde mere effektive måder at omprogrammere en celletype til en anden ved at vække tavse gener plus tilføje aktivatorer.