Инженеры получают контроль над активностью гена, искусственно создавая ключевой компонент эпигенома

Новая технология позволяет исследователям включать определенных генных покровителей и усилители – части генома, которые управляют активностью гена – химически управляя белками та ДНК пакета. Эта паутина биомолекул, которая поддерживает и управляет активностью гена, известна как эпигеном.Исследователи говорят, что наличие способности регулировать эпигеном поможет им исследовать роли, которые конкретные покровители и усилители играют в судьбе клетки или риске для генетического заболевания, и это могло обеспечить новый путь для генотерапий и руководящего дифференцирования стволовой клетки.Исследование кажется онлайн 6 апреля по своей природе Биотехнология.

«Эпигеном – все связанное с геномом кроме фактической генетической последовательности и так же важен как наша ДНК в определении функции клетки в здоровых и больных условиях», сказал Чарльз Джерсбак, доцент биоинженерии в Герцоге. «Это становится немедленно очевидным, когда Вы полагаете, что у нас есть более чем 200 типов клетки, и все же ДНК в каждом – фактически то же самое. Эпигеном определяет, какие гены каждая клетка активирует и до какой степени».Этот генетический puppetmaster состоит из ДНК упаковочные белки, названные гистонами и массой химических модификаций – или к этим гистонам или к самой ДНК – что помощь определяет, идет ли ген или прочь.

Но команда Герсбаха не должна была изменять сами гены, чтобы получить некоторый контроль.«Рядом с каждым геном последовательность ДНК, названная покровителем, который управляет ее деятельностью», объяснил Герсбах. «Но есть также много других частей генома, названного усилителями, которые не являются рядом ни с какими генами вообще, и все же они играют решающую роль во влиянии на активность гена также».

Тимоти Редди, доцент биостатистики и биоинформатики в Герцоге, потратил лучшую часть десятилетия, нанеся на карту миллионы этих усилителей через геном человека. Однако, не было хорошего способа узнать точно, что каждый делает.

Усилитель мог бы затронуть ген по соседству или несколько генов через геном – или возможно ни один вообще.Чтобы активировать эти усилители и видеть, что они делают, Редди думал, возможно, что он мог химически изменить гистоны в усилителях, чтобы включить их.

«Уже есть наркотики, которые затронут усилители через целый геном, но это похоже на опаление земли», сказал Редди. «Я хотел разработать инструменты, чтобы войти и изменить очень определенные эпигенетические отметки в очень определенных местах, чтобы узнать то, что делают отдельные усилители».Reddy нашел, что специфика, объединяясь с Gersbach, его соседом в Центре Герцога Геномной и Вычислительной Биологии, который специализируется на предназначающейся для гена системе под названием CRISPR.

Первоначально обнаруженный как естественная противовирусная система у бактерий, исследователи угнали систему за последние несколько лет и теперь используют ее, чтобы вырезать и вставить последовательности ДНК в геноме человека.Для этого применения редактирования эпигенома Gersbach заставил сокращающий ДНК механизм замолчать CRISPR и использовал его только в качестве системы планирования, чтобы поставить фермент (ацетилтрансфераза) определенным покровителям и усилителям.«Это похоже, мы используем CRISPR, чтобы найти генетический адрес так, чтобы мы могли изменить ДНК, упаковочную на том определенном месте», сказал Редди.Герсбах и Редди проверяют их искусственного эпигенетического агента, будучи нацелен на несколько хорошо изученных генных покровителей и усилителей.

В то время как эти модификации гистона долго связывались с активностью гена, не было ясно, было ли их достаточно, чтобы включить гены. И хотя Герсбах и Редди ранее использовали другие технологии, чтобы активировать генных покровителей, они успешно не активировали усилители.К большому удивлению дуэта, мало того, что агент активировал генных покровителей, это включило смежные гены лучше, чем их предыдущие методы.

Одинаково удивительный был то, что это работало над усилителями также: они могли включить ген – или даже семьи генов – будучи нацелен на усилители в отдаленных местоположениях в геноме – что-то, что не могли сделать их предыдущие генные активаторы.Но реальное волнение от их результатов – появляющаяся способность исследовать миллионы потенциальных усилителей способом никогда прежде возможный.

«Некоторые генетические заболевания прямые – если у Вас есть мутация в определенном гене, тогда у Вас есть болезнь», сказал Айзек Хилтон, постдокторант в Gersbach Lab и первый автор исследования. «Но у многих болезней, как рак, сердечно-сосудистое заболевание или нейродегенеративные условия, есть намного более сложный генетический компонент. Много различных изменений в последовательности генома могут затронуть Ваш риск болезни, и эта наследственная изменчивость может произойти в этих усилителях, которые определил Тим, где они могут изменить уровни экспрессии гена.

С этой технологией мы можем исследовать то, чем точно случается так, что они делают и как это касается болезни или ответа на медикаментозные лечения».Герсбах добавил, «Не только может Вы начинать отвечать на те вопросы, но и Вы могли бы быть в состоянии использовать эту технику для генотерапии, чтобы активировать гены, которые были неправильно заставлены замолчать или управлять путями, которые стволовые клетки берут к становлению различными типами клеток. Это все направления, которые мы будем преследовать в будущем».

Эта работа была поддержана Национальными Институтами Здоровья (R01DA036865, U01HG007900, DP2OD008586, P30AR066527) и Национальный научный фонд (CBET-1151035).


16 комментариев к “Инженеры получают контроль над активностью гена, искусственно создавая ключевой компонент эпигенома”

  1. Потому что в РФ всё на насилии держится. В РФ кто физически сильнее, тот и правее. А в Европе кто умнее, тот и правее. То есть в РФ физический сильный гопник-громила имеет более ценный вес, чем профессор университета.

Оставьте комментарий