Mõelge lennujuhi ja piloodi vahelisele suhtele. Piloot viib reisijad sihtkohta, kuid lennujuht otsustab, millal lennuk õhku tõusta ja millal peab ootama. Sama suhe avaldub ka loomade, sealhulgas inimeste rakutasandil. Looma genoomi piirkond – kontroller – juhib, millal konkreetne geen – piloot – suudab täita oma ettenähtud funktsiooni.
Toronto ülikooli (U of T) raku- ja süsteemibioloogide uus uuring, milles uuriti hiirte tüvirakke, näitab esimest korda sellist seost Sox2 geeni vahel, mis on varajases staadiumis kriitilise tähtsusega. areng ja piirkond mujal genoomis, mis reguleerib tõhus alt selle tegevust. Avastus võib tähendada olulist edasiminekut inimese regeneratiivse meditsiini arenevas valdkonnas, kuna Sox2 geen on hädavajalik embrüonaalsete tüvirakkude säilitamiseks, mis võivad areneda küpse looma mis tahes rakutüübiks.
"Uurisime, kuidas Sox2 geen hiirtel sisse lülitatakse, ja leidsime genoomi piirkonna, mis on vajalik geeni sisselülitamiseks embrüonaalsetes tüvirakkudes," ütles professor Jennifer Mitchell T-i rakuosakonnast. ja Systems Biology, ajakirja Genes & Development 15. detsembri numbris avaldatud uuringu juhtiv uurija.
"Nagu geen ise, võimaldab see genoomi piirkond nendel tüvirakkudel säilitada oma võimet muutuda mis tahes tüüpi rakkudeks. Seda omadust nimetatakse pluripotentsuseks. Nimetasime genoomi piirkonna, mille avastasime Sox2 kontrolliks. piirkond ehk SCR," ütles Mitchell.
Alates sellest, kui 2003. aastal lõpetati inimese genoomi järjestamine, on teadlased püüdnud välja selgitada, millised genoomi osad suurendasid mõnel inimesel teatud haiguste tekke tõenäosust. Nad on leidnud, et vastused on sagedamini inimese genoomi piirkondades, mis lülitavad geene sisse ja välja.
"Kui tahame mõista, kuidas geene sisse ja välja lülitatakse, peame teadma, kus genoomis asuvad seda funktsiooni täitvad järjestused," ütles Mitchell. "Keeruliste haigustega, nagu südamehaigused, vähk ja neuroloogilised häired, seotud inimese genoomi osad võivad sageli olla nende reguleeritavatest geenidest kaugel, mistõttu võib olla raske välja selgitada, milline geen on mõjutatud ja lõpuks haigust põhjustav."
Varem arvati, et Sox2 geenile palju lähemal asuvad piirkonnad lülitasid selle embrüonaalsetes tüvirakkudes sisse. Mitchell ja tema kolleegid kõrvaldasid selle võimaluse, kui nad kustutasid hiirte genoomist need lähedalasuvad piirkonnad ja leidsid, et see ei mõjutanud geeni võimet embrüonaalsetes tüvirakkudes sisse lülitada.
"Siis keskendusime piirkonnale, mida oleme sellest ajast peale SCR-iks nimetanud, kuna minu töö näitas, et see suudab kontakteeruda Sox2 geeniga oma asukohast 100 000 aluspaari kaugusel," ütles uuringu juhtiv autor Harry Zhou. endine kraadiõppur Mitchelli laboris, nüüd üliõpilane T arstiteaduskonna ülikoolis."Geeniga kontakteerumiseks teeb DNA ahela, mis toob SCR-i geeni enda lähedale ainult embrüonaalsetes tüvirakkudes. Kui meil oli hea idee, et see piirkond võib mõjutada Sox2 geeni, eemaldasime selle piirkonna genoomist. ja jälgis mõju Sox2-le."
Teadlased avastasid, et see piirkond on vajalik nii Sox2 sisselülitamiseks kui ka selleks, et embrüonaalsed tüvirakud säilitaksid oma iseloomuliku välimuse ja võime diferentseeruda kõikideks täiskasvanud organismi rakutüüpideks.
"Nii nagu Sox2 geeni deletsioon põhjustab väga varajase embrüo suremise, on tõenäoline, et regulatoorses piirkonnas esinev kõrvalekalle põhjustab embrüo varase surma, enne kui mõni organ on isegi moodustunud," ütles Mitchell. "Võimalik, et Sox2 geeniga kontakti loomiseks vajaliku ahela moodustumine on oluline viimane samm protsessis, mille käigus regeneratiivse meditsiiniga tegelevad teadlased saavad täiskasvanud rakkudest pluripotentseid rakke genereerida."
"Kuigi inimese embrüonaalsete tüvirakkude selle tunnuse määr ei ole täiesti selge, mõistame, kuidas mõne teise keerulise organismi genoom töötab, saame lõpuks teada, kuidas meie enda genoom töötab," ütles Zhou.
Leidud on esitatud artiklis "Sox2 distaalne võimendaja klaster reguleerib embrüonaalsete tüvirakkude diferentseerumispotentsiaali", mis avaldati 15. detsembril veebis ajakirjas Genes & Development.
