11:06 2024-03-08
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Biologii descoperă secretele modului în care sunt transmise trăsăturile genetice
_ Biologii descoperă secretele despre modul în care sunt transmise trăsăturile genetice
O echipă de cercetare a făcut recent un progres semnificativ în înțelegerea modului în care mașina de copiere a ADN-ului ajută la transmiterea informațiilor epigenetice pentru a menține trăsăturile genetice la fiecare diviziune celulară.
Înțelegerea modului în care acest mecanism cuplat ar putea duce la noi tratamente pentru cancer și alte boli epigenetice prin țintirea modificărilor specifice ale activității genelor. Descoperirile lor au fost publicate recent în Nature.
Corpurile noastre sunt compuse din multe tipuri de celule diferențiate. Informațiile genetice sunt stocate în ADN-ul nostru, care servește drept model care ghidează funcțiile și dezvoltarea celulelor noastre. Cu toate acestea, nu toate părțile ADN-ului nostru sunt active în orice moment. De fapt, fiecare tip de celulă din corpul nostru conține același ADN, dar numai anumite porțiuni sunt active, ceea ce duce la funcții celulare distincte.
De exemplu, gemenii identici au material genetic aproape identic, dar prezintă variații în caracteristicile fizice. , comportamente și susceptibilitate la boli datorită influenței epigeneticii. Epigenetica funcționează ca un set de comutatoare moleculare care pot activa sau dezactiva genele fără a modifica secvența ADN. Aceste comutatoare sunt influențate de diverși factori de mediu, cum ar fi nutriția, stresul, stilul de viață și expunerea la mediu.
În celulele noastre, ADN-ul este organizat în cromatină. Nucleozomul formează o unitate repetată fundamentală a cromatinei. Fiecare nucleozom constă din aproximativ 147 de perechi de baze de ADN înfășurate în jurul unui octamer de histonă care este compus din doi dimeri H2A-H2B și un tetramer H3-H4.
În timpul replicării ADN-ului, nucleozomii parentali care poartă etichetele epigenetice, de asemenea cunoscute sub numele de modificări ale histonelor, sunt demontate și reciclate, asigurând transferul precis al informațiilor epigenetice către celule noi în timpul diviziunii celulare. Erorile din acest proces pot modifica peisajul epigenetic, expresia genelor și identitatea celulei, cu potențiale implicații pentru cancer și îmbătrânire.
În ciuda cercetărilor ample, mecanismul molecular prin care informațiile epigenetice sunt transmise prin intermediul mașinii de copiere a ADN-ului. , numit replisome, rămâne neclar. Acest decalaj de cunoștințe se datorează în primul rând absenței structurilor detaliate care capturează replizomul în acțiune la transferul histonelor parentale cu etichete epigenetice.
Studiul procesului este o provocare din cauza naturii rapide a replicării cromatinei, deoarece implică întreruperea rapidă și restaurarea nucleozomilor pentru a ține pasul cu sinteza rapidă a ADN-ului.
În studiile anterioare, echipa de cercetare a făcut progrese semnificative în înțelegerea mecanismului de copiere a ADN-ului, inclusiv în determinarea structurilor diferitelor complexe de replicare. Aceste descoperiri au pus o bază solidă pentru cercetările actuale asupra procesului dinamic de duplicare a cromatinei.
De data aceasta, echipa a realizat un alt progres prin surprinderea cu succes a unui instantaneu cheie al transferului de histonă parentală la bifurcația de replicare. Ei au purificat complexe replisomi endogene din celulele de drojdie în faza S timpurie pe scară largă și au folosit microscopia crio-electronică (cryo-EM) pentru vizualizare.
Ei au descoperit că un complex de însoțitori FACT (constând din Spt16 și Pob3) interacționează cu histonele parentale din partea din față a replisomului în timpul procesului de replicare. În special, ei au observat că Spt16, o componentă a FACT, captează histonele care au fost complet îndepărtate de ADN-ul duplex din nucleozomul parental. Histonele evacuate sunt păstrate ca hexamer, lipsește un dimer H2A-H2B.
O altă proteină implicată în replicarea ADN-ului, Mcm2, ia locul dimerului H2A-H2B lipsă pe locul liber al histonelor parentale, plasând complexul FACT-histone pe bara de protecție frontală a motorului replizom, numit Tof1. Această poziționare strategică a hexamerului de histonă pe Tof1 de către Mcm2 facilitează transferul ulterior al histonelor parentale către catenele de ADN nou sintetizate.
Aceste descoperiri oferă perspective cruciale asupra mecanismului care reglează reciclarea histonelor parentale de către replizom pentru a asigura propagarea fidelă a informațiilor epigenetice la fiecare diviziune celulară.
Cercetarea a fost condusă de profesorul Yuanliang Zhai de la Școala de Științe Biologice, Universitatea din Hong Kong (HKU), în colaborare cu profesorul Ning Gao și profesorul Qing Li de la Universitatea Peking (PKU), precum și profesorul Bik-Kwoon Tye de la Universitatea Cornell.
Acest studiu a implicat un efort de colaborare care a durat aproape opt ani, începând cu HKUST și terminând la HKU. Profesorul Zhai a spus: „Ne-a luat doar mai puțin de patru luni de la trimiterea către revista Nature până la acceptarea manuscrisului nostru. Rezultatele sunt incredibil de frumoase. Structurile noastre crio-EM oferă prima privire vizuală asupra modului în care mașina de copiat ADN și FACT colaborează. pentru a transfera histona parentală la bifurcația de replicare în timpul replicării ADN.
„Această cunoaștere este crucială pentru elucidarea modului în care informațiile epigenetice sunt menținute cu fidelitate și transmise generațiilor ulterioare. Dar, mai sunt multe de învățat. Pe măsură ce ne aventurăm pe un teritoriu neexplorat, fiecare nouă dezvoltare în acest domeniu va reprezenta un mare pas înainte pentru studiul moștenirii epigenetice.”
Implicațiile acestei cercetări se extind dincolo de înțelegerea moștenirii epigenetice. Oamenii de știință pot explora acum gena. reglarea expresiei, dezvoltarea și boala cu mai multă profunzime. În plus, această descoperire deschide posibilități pentru intervenții terapeutice direcționate și strategii inovatoare pentru a modula modificările epigenetice pentru tratamentul cancerului.
Pe măsură ce comunitatea științifică se adâncește mai adânc în lumea epigenetică, acest studiu reprezintă un pas major către dezlegarea complexităților reciclării histonelor cuplate la replicare.
Comentarii:
Adauga Comentariu