20 мая 2013

Отцовский геном в большей степени готов к оплодотворению, чем материнский

Отцовский геном в большей степени готов к оплодотворению, чем материнский

Исследователи из Онкологического центра Хантсмана (HCI) при Университете штата Юта обнаружили, что в то время как гены, предоставляемые отцом, к моменту оплодотворения предварительно уже запрограммированы и находятся в состоянии нужном эмбриону, гены, предоставляемые матерью, находятся в другом состоянии, и требуют перепрограммирования, чтобы соответствовать состоянию генов отца. Полученные данные имеют большое значение как для биологии развития, так и для биологии рака.

На самых ранних стадиях развития клетки эмбриона обладают возможностью развиться в любой тип клеток. Это состояние называется тотипотентностью. На более поздних стадиях развития эта возможность принимает ограниченный характер, что связано с процессом называемым дифференциацией. Поэтому в результате, по мере того, как клетки продолжают дифференцироваться, они дают начало только определенной подгруппе возможных типов клеток.

«При раке нормальный процесс клеточной дифференциации и роста идет неправильно, и клетки либо застревают на раннем этапе дифференциации, либо их развитие идет в обратном направлении и они оказываются перепрограммированными на возвращение к состоянию ранних эмбриональных клеток», — говорит Брэдли Р. Кэрнс, соавтор статьи и старший директор по фундаментальным наукам в HCI. «Посредством понимания того, как в норме клетки программируются на состояние тотипотентности, и как они развиваются из этого состояния в клетки определенных типов, мы надеемся лучше понять, как раковые клетки дисрегулируют этот процесс, и использовать это знание для разработки стратегий, направленных на обращение вспять процесса дирегуляции». Результаты исследования опубликованы 9 мая в онлайн версии журнала Cell в качестве главной статьи.

Ранние работы, выполненные в лаборатории Клэрнса, показали, что большинство генов, важных для руководства ранним развитием эмбриона присутствуют в сперматозоидах отца уже в «состоянии готовности» — они выключены, но снабжены маркерами, которые облегчают активацию генов. «Логика в том, что все гены, принимающие важные решения на ранней стадии развития, готовы к действиям», — говорит Кэрнс. «Это состояние готовности никогда не наблюдается в полностью дифференцированных клетках, таких как клетки кожи».

В настоящем исследовании ученые из лаборатории Кэрнса использовали метод секвенирования с высокой пропускной способностью и всесторонне и точно проанализировали схемы метилирования ДНК в геномах рыбок данио, которые являются распространенной моделью, используемой в ходе исследований как в области биологии развития, так и в области биологии рака. Они изучили яйцеклетки, сперматозоиды, и четыре стадии развития эмбриона: три стадии между оплодотворением и моментом, когда геном эмбриона становится активным, и одну стадию, следующую за этим моментом. Метилирование – в процессе которого молекулы называемые метил группами избирательно прикрепляются к определенным областям ДНК и выключают активность генов в этих областях – является одним из основных маркеров перехода генов в состоянии готовности; в генах в состоянии готовности ДНК метилирование отсутствует, делая возможной их активность позднее, в ходе развития эмбриона.

Исследовательская группа Кэрна выяснила, что схема метилирования эмбриона, клетки которого почти готовы к дифференциации, идентична той, что наблюдается в сперматозоиде. В отличие от этого, схема яйцеклетки изначально сильно отличается, однако претерпевает ряд разительных изменений, чтобы в точности соответствовать схеме в ДНК сперматозоида. Работа Кэрна позволяет предположить, что ДНК яйцеклетки подвергается этому масштабному перепрограммированию, чтобы подготовиться к процессу дифференциации. «Материнские гены, которые подвергаются перепрограммированию метилированием ДНК, являются одними из наиболее важных локусов, определяющих развитие эмбриона», — говорит Кэрнс. «К примеру, многие hox-гены, которые определяют план строения тела, а также дифференциацию во время гемопоэза (формирования клеток крови), метилированы в материнском генетическом вкладе и деметилированы в отцовском, а, следовательно, и в эмбрионе».

По словам Кэрнса, эта работа связана с еще одним интересным открытием. «Мы обнаружили, что материнский геном заботится о своей реконструкции самостоятельно, не используя в качестве образца отцовский геном». Эксперименты Кэрнса показали, что если отцовский генетический вклад удалить, материнский геном по-прежнему реконструируется до нужного состояния.

«В сущности, мы пытаемся понять, как отдельная клетка может принимать решение быть клеткой какого-либо типа», — говорит Кэрнс. «Это интереснейший фундаментальный вопрос биологии, который имеет значение для всех аспектов развития и многих аспектов таких заболеваний как рак».


Источник:
sciencedaily.com



Что нужно знать о синдроме раздраженного кишечника?

Спастический колит – это функциональное заболевание кишечника, одна из форм хронического колита, с характерной хронической болью, из-за спазмов, то есть болевых сокращений мышц в толстом кишечнике. Спастический колит также может обозначаться как синдром раздраженного кишечника. Состояние проявляется дискомфортом, вздутием в области живота и общим нарушением в поведении кишечника. Если это заболевание не лечить, оно приводит…

Чем опасен дефицит фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы? 

Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа является одним из ферментов, необходимых для правильного хода пентозного цикла, во время которого образуются соединения, ответственные за восстановление так называемых свободных радикалов (это определяется антиоксидантным действием). Благодаря этому процессу гемоглобин — белок, транспортирующий кровь, остается неповрежденным и не «слипается». Дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы — опасное состояние, требующее врачебного вмешательства. Кроме нарушений, связанных с аномальными изменениям эритроцитов,…

Побочные эффекты стероидов

Анаболические стероиды — это мощные лекарства, которые многие люди принимают в высоких дозах для повышения спортивной результативности. Они помогают наращивать мышечную ткань и увеличивать массу тела, действуя как естественный мужской гормон, тестостерон. Побочные эффекты стероидов затрагивают людей, не соблюдающих дозировку. Более низкие дозы анаболических стероидов иногда используются для лечения очень серьезных заболеваний. Их не следует…

Что нужно знать о Вифероне?

Виферон является лекарственным средством, способным бороться с заболеваниями вирусного характера. Производится препарат в виде таблеток, имеющих желтый цвет. Каждая таблетка покрыта тонким слоем пленки и имеет пулевидную форму. Таблетки пакуются в картонные пачки. Состав Помимо основного вещества, в таблетках также содержатся компоненты, среди которых стоит выделить различные кислоты, а также аскорбат натрия и полисорбат. Дополнительно…

Гормоны, вырабатываемые эндокринными железами

Эндокринная система в ответе за множество функций в организме. Железы эндокринной системы выделяют гормоны прямо в кровоток. Каждый гормон, вырабатываемый эндокринными железами ответственен за определенную функцию в работе организма. Гормоны эндокринной системы не могут взаимозаменять друг друга. Гормоны эндокринной системы Гипофиз Антидиуретический гормон (вазопрессин) — его основная функция — помочь почкам удерживать воду в организме….