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



Связь возникновения инсульта с высоким кровяным давлением

Согласно новому исследованию, регулярный дневной сон связан с более высоким риском высокого кровяного давления и инсульта. Исследование Американской кардиологической ассоциации показывает связь между частым сном и высоким кровяным давлением. Частый или обычный дневной сон у взрослых был связан с повышенным на 24% риском инсульта и на 12% более высоким риском развития высокого кровяного давления по…

Чем опасен стресс во время беременности

Исследование также показало, что старшие братья и сестры могут снизить вероятность того, что у их младших братьев и сестер могут быть поведенческие проблемы. Беременные женщины, которые испытывают стресс на протяжении всей беременности, могут иметь проблемы с поведением своего будущего ребенка, хотя это менее распространено, если у них есть брат или сестра. Исследователи из Лейпцига, в…

Обнаружен новый подтип рака высокого риска

Недавно выявленные опухоли, называемые гепатобластомами с признаками гепатоцеллюлярной карциномы, часто не поддаются традиционному лечению и имеют неблагоприятный прогноз при отсутствии более агрессивных хирургических процедур. Новый подтип рака печени у детей с высоким риском был обнаружен с помощью молекулярного профилирования До недавнего времени почти все виды рака печени у детей классифицировались как гепатобластома или гепатоцеллюлярная карцинома….

8 продуктов, которые нужно выбросить, чтобы быть здоровым

Здоровое питание означает, что вы здоровее Когда дело доходит до еды, бывает сложно сделать здоровый выбор. Существует так много нездоровой пищи, что трудно понять, какая из них вредна для вас. Читайте дальше, чтобы узнать 8 жирных продуктов, которые вы должны немедленно исключить из своего рациона! Эти продукты богаты вредными жирами и холестерином и могут нанести…

Какие вирусы привлекают комаров

Согласно новому исследованию, вирусы Зика и лихорадки денге делают запах зараженных мышей и людей более привлекательным для комаров, что приводит к увеличению распространения болезни. Вирусы Денге и Зика изменяют микробиом как у людей, так и у мышей, привлекая комаров и распространяясь на новых хозяев. Вирусы Зика и лихорадки денге изменяют запах мышей и людей, которых…