Struktur genom 3D memandu perkembangan sperma, menjelaskan gangguan kesuburan dan perkembangan

Dua studi baru menunjukkan bagaimana Maraña de DNA yang jelas diatur dalam struktur yang mengoordinasikan ribuan gen untuk membentuk sel sperma. Karya itu, diterbitkan sebagai dua artikel di Sifat biologi struktural dan molekulerIni dapat meningkatkan pengobatan untuk masalah kesuburan dan gangguan perkembangan.

“Kami menemukan struktur 3D dari genom“Kata Satoshi Namekawa, Profesor Mikrobiologi dan Genetika molekuler di University of California, Davis dan penulis utama di salah satu dokumen. “Ini benar -benar menunjukkan kepada kita bagaimana arsitektur genom memandu pengembangan.”

Meskipun DNA adalah molekul panjang dan berserat, dalam sel hidup dilipat dan digulung seperti bola benang. Ini berarti bahwa gen dapat secara fisik dekat dengan sakelar DNA “potensial” yang menyalakannya dan mematikannya bahkan jika mereka sangat terpisah dalam urutan DNA.

Untuk memahami bagaimana gen dihidupkan dan dimatikan untuk membuat berbagai jenis sel, Anda harus mengetahui bagaimana DNA dilipat dan gen dan potensiator apa yang digabungkan.

Kenangan sel

Pada embrio tikus atau manusia, sel -sel yang suatu hari akan menghasilkan sperma atau telur sudah dimaksudkan untuk tujuan masa depan itu, kata Namekawa.

Ini sel kuman primordial Awalnya mereka “bipoten”, mereka bisa menjadi sperma atau telur. Tetapi sementara embrio masih disesuaikan di dalam rahim, sel -sel bipotennya berkomitmen pada satu atau lain rute dan begitu mereka melewati ambang batas itu, mereka tidak dapat kembali.

“Sel -sel memiliki semacam memori,” kata Namekawa. “Tapi kita tidak tahu bagaimana ingatan itu bekerja. Kami mencoba memahami bagaimana tujuan pria ini diperoleh.”

Namekawa dan murid-muridnya menggunakan teknik yang disebut “HI-C” untuk mengidentifikasi sendi kedekatan di mana bagian-bagian terpencil dari genom digabungkan di sebelah satu sama lain. Menggunakan komputer untuk menganalisis kecocokan yang cocok, Namekawa dapat melihat bagaimana seluruh rantai DNA DNA dilipat.

Penanda penanda genom

Di dalamnya Studi baruUC Davis, pendamping postdoctoral Yuka Kitamura mengidentifikasi dua protein dalam sel kuman yang menetapkan memori sel ini. Yang pertama, yang disebut SCML2, memutuskan serikat pekerja dan memungkinkan DNA untuk mengembangkan dan melonggarkan, mempersiapkannya untuk direorganisasi pada tahap pengembangan sel sperma berikutnya.

Protein lain, CTCF, bergabung dengan lokasi DNA atmosfer super dan menggabungkannya dengan gen yang kemudian akan menyala selama sperma. Ini menetapkan struktur baru yang memperkuat tujuan masa depan sel sebagai a sperma.

Dia kertas yang menyertainya Ini menunjukkan bahwa sel -sel kuman memasuki meiosis, CTCF dan protein lainnya menandai ribuan lokasi dalam genom. Dokumen ini disutradarai oleh sesama postdoctoral Chongil Yi dan Bradley Cairns, profesor dan presiden Ilmu Onkologi Fakultas Kedokteran Universitas Utah dan Peneliti di Howard Hughes Medical Institute. Itu diterbitkan bekerja sama dengan Namekawa dan Kitamura.

Penemuan ini dapat memiliki implikasi medis yang penting, termasuk Tes diagnostik Untuk penyebab infertilitas terkait dengan lipatan genom.

Penemuan juga dapat membantu para ilmuwan bekerja dalam terapi sel induk, karena membujuk sel induk untuk menjadi neuron atau sel jantung membutuhkan mengubahnya dari satu program genetik ke yang lain, masing -masing ditentukan oleh struktur genom 3D tertentu.

“Kami menemukan bahasa memori sel dan takdir sel,” kata Namekawa. “Ini sangat menyenangkan.”