Pluripotenz: „Butterfly Effekt“ entdeckt: Einzige änderung bei der Anzahl der Telomere kontrolliert die Fähigkeit der Zellen zu generieren, die einen kompletten Organismus

Pluripotenz: "Butterfly Effekt" entdeckt: Einzige änderung bei der Anzahl der Telomere kontrolliert die Fähigkeit der Zellen zu generieren, die einen kompletten Organismus

Pluripotente Zellen können Anlass geben, um alle Zellen des Körpers, einer Kraft, die Forscher eifrig zu Steuern, da es die Tür öffnet, um die regenerative Medizin und die Kultur von Organen für Transplantationen. Aber Pluripotenz ist immer noch eine black box für Wissenschaft, gesteuert durch unbekannte genetische (expression von Genen) und epigenetische Signale (biochemische Spuren, die der Kontrolle der Genexpression wie on/off-Schalter). Die Telomere und Telomerase Gruppe, der Leitung von Maria Blasco am spanischen Nationalen Krebsforschungszentrum (CNIO), jetzt legt einer von denen epigenetische Signale, nachdem ein detektiv quest, die begann vor fast einem Jahrzehnt.

Es ist ein Stück des Puzzles, das erklärt die beobachtete starke Verbindung zwischen dem Phänomen der Pluripotenz und der Telomere -Schutz-Strukturen an den enden von Chromosomen, eine Art butterfly-Effekt, bei dem ein protein, das nur in der Telomere zeigt eine Globale Aktion, die auf das Genom. Dieser butterfly-Effekt unerlässlich ist, um beim auslösen und aufrechterhalten der Pluripotenz.

Die DNA der Telomere leitet die Produktion von langen RNA-Molekülen, den sogenannten TERRAs. Was die CNIO-Forscher fanden, ist, dass TERRAs Handlung auf die wichtigsten Gene, die für die Pluripotenz durch die Polycomb-Proteine, die Kontrolle der Programme, bestimmen das Schicksal der Zellen im frühen embryo durch Hinterlegung einer biochemischen mark auf die Gene. Die on/off-Schalter, der regelt TERRAs, wiederum, ist ein protein, das nur in der Telomere; dieses protein TRF1, eine der Komponenten, die Telomer-Schutz-Komplex namens shelterin. Das neue Ergebnis ist, veröffentlicht in dieser Woche in der Fachzeitschrift eLife.

Warum ist ein Telomer gen erforderlich für die Pluripotenz?

Es ist bekannt, dass etwa fünfzehn Jahren, wie die Rückkehr der macht der Pluripotenz der Zellen, indem Sie auf bestimmte Gene. Jedoch bemerkten die Forscher, dass dieses Rezept nicht funktioniert, wenn der TRF1-gen ausgeschaltet wurde. Darüber hinaus TRF1 war einer der am stärksten aktivierten Gene als Pluripotenz induziert wurde. Diese Fakten fasziniert die Forscher. Warum war TRF1, einem gen, dessen Produkt, die sich nur auf die Telomere aktiviert, so viel, und wie könnte dies wichtig für die Pluripotenz?

„Wir konnten nicht verstehen, wie ein gen, das sich mit der telomererhaltung hat eine so tiefgreifende Wirkung auf globaler Prozess, wie Pluripotenz“, sagt Maria Blasco, Leiter der Telomere und Telomerase Gruppe am CNIO.

Eine Erklärung zu finden, Sie beschlossen, für die Durchführung eine zufällige Suche durch die Analyse der Veränderungen in der expression des gesamten Genoms bei der expression von TRF1 verhindert wurde-sowas wie blind-casting ein großes Netz ins Meer, um zu sehen, was drin ist. „Wir haben gesehen, dass TRF1 hatte eine enorme, aber sehr gut organisiert, Wirkung“, erklärt Blasco.

Die expression von vielen Genen war verändert, und mehr als 80% von Ihnen waren direkt verwandt mit dem Phänomen der Pluripotenz. Die Forscher auch festgestellt, dass viele dieser Gene wurden geregelt durch die Polycomb-protein-Komplex, der sehr wichtig ist in den frühen Stadien der embryonalen Entwicklung und leitet die Zellen spezialisieren sich in die verschiedenen Zelltypen des adulten Körpers.

Der link ist TERRA

Aber Sie immer noch nicht verstehen, was die Verbindung zwischen Polycomb-und TRF1 wurde. Im letzten Jahr, jedoch, Blasco ‚ s Gruppe entdeckte, dass die TERRA-Moleküle, die hergestellt werden Telomere Kommunikation mit Polycomb und zusammen sind Sie involviert in den Aufbau der Telomer-Struktur.

Die Forscher beschlossen, zu analysieren, die die Interaktion zwischen TERRA und das gesamte Genom, und sicher genug, fanden Sie, dass TERRA zu stecken die gleichen Gene wurden geregelt durch Polycomb. Dies suggeriert, dass TERRA war die Verbindung zwischen TRF1 und Pluripotenz.

TRF1 „übt einen Schmetterling-Effekt auf die Transkription von pluripotenten Zellen, die durch die Veränderung der epigenetischen Landschaft in diesen Zellen durch einen neuartigen Mechanismus, der beinhaltet, TERRA-vermittelten Veränderungen in der Wirkung von Polycomb“, schreiben die Forscher in eLife.

Als Rosa Marión, der Erstautor der Studie, erklärt: „diese Ergebnisse sagen uns, dass TRF1 ist wichtig für die Reprogrammierung von spezialisierten Zellen und für die Aufrechterhaltung der Pluripotenz.“

Die Studie wurde finanziert durch das Spanische Ministerium für Wissenschaft, Innovation und Hochschulen, das National Institute of Health Carlos III, der Gemeinschaft von Madrid, World Cancer Research und der Botín-Stiftung und Banco Santander durch Santander Universitäten.