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



Этапы болезни Паркинсона

Болезнь Паркинсона может коснуться каждого. Люди, страдающие болезнью Паркинсона, требуют большой заботы и внимания. Пациенту становится очень неприятно, когда он не может понять других или позаботиться о себе. В это время оказывайте поддержку пациенту. Не сердитесь и не раздражайте пациента, когда он вас не понимает. Говорите четко, положительно и общайтесь с пациентом. Зрительный контакт необходим,…

Расстройства вестибулярной системы

Вестибулярная система может страдать от определенных расстройств, которые варьируются от лабиринтита до доброкачественного пароксизмального позиционного головокружения, которые могут не только влиять на слуховые способности человека, но также приводить к ряду других проблем со здоровьем. Ухо не только обеспечивает слух, но и помогает поддерживать равновесие в нашей повседневной деятельности. В наших ушах есть определенные жидкости, которые…

Наш мозг зависим от информации?

Согласно новому исследованию, человеческий мозг действительно жаждет информации, и этот голод может перерасти в нездоровое поведение теперь, когда у нас есть беспрепятственный доступ к случайной информации. Новое исследование предполагает, что наш мозг может стать зависимым от информации. Люди естественно любопытные существа. Мы постоянно стремимся учиться, исследовать и понимать. Однако, любопытство не всегда может быть положительной…

Забор и хранение пуповинной крови

Пуповинная кровь — источник стволовых клеток. Хранение пуповинной крови рассматривается как наиболее комплексная технология для предотвращения и даже лечения широкого спектра опасных для жизни заболеваний. Пуповина Пуповина — это трубка, которая соединяет растущий плод с плацентой. Его основная функция во время беременности — обмен питательными веществами и кровью между эмбрионом и плацентой. Пуповина полна гемопоэтических…

Что нужно знать о мастоидите?

Мастоидит – это заболевание, при котором сосцевидный отросток, расположенный на височной кости, воспаляется. Сам этот отросток выполняет важные функции: к нему прикреплены мышцы, благодаря которым человек может наклонять и поворачивать голову. Если рассматривать сосцевидный отросток с анатомической точки зрения, то он будет представлять собой ни что иное, как костное образование, расположенное непосредственно за ушной раковиной,…