Analyse élevée de débit de l'Epigenome
Analyse élevée de débit de l'Epigenome
(La Jolla, CA) Les chercheurs de Salk changent de plan dedans sur la méthylation génome-large et les transcriptomes d'ADN à la résolution de base simple. Jusqu'à ces derniers temps, les marques chimiques salissant l'ADN à l'intérieur de nos cellules comme des arbres pointillant un horizontal ont pu seulement être étudiées un gène à la fois. Mais la nouvelle ADN de haut-débit ordonnançant la technologie a permis à des chercheurs à l'institut de Salk pour que les études biologiques tracent la position précise de ces différentes modifications d'ADN dans tout le génome du thaliana d'Arabidopsis d'usine, et dresse une carte son effet sur l'activité de n'importe lequel gènes d'Arabidopsis d'approximativement 26.000.
« La vue actuelle a soutenu pendant longtemps que les différentes modifications ne sont pas critiques, » dit Joseph Ecker, Ph.D., un professeur dans le laboratoire de biologie d'usine et directeur du laboratoire d'analyse de Genomic d'institut de Salk. « Les génomes de plus hauts eukaryotes sont poivrés avec des modifications mais à moins que vous puissiez jeter un coup d'oeil détaillé à une large échelle il n'y a aucune voie de savoir si une marque particulière est critique ou pas. »
L'étude de Salk, qui apparaît aujourd'hui dans la question en ligne de la cellule, peint un tableau détaillé d'un dynamique et toujours changeant, pourtant fortement commandé, l'epigenome, la couche de commande génétique au delà du règlement inhérent à l'ordre des gènes eux-mêmes.
Pouvoir étudier l'epigenome dans le grand détail et en sa totalité fournira à des chercheurs un meilleur arrangement de productivité végétale et soulignera la résistance, la dynamique du génome humain, la capacité des cellules de tige individu-de remplacer et comment les facteurs épigénétiques contribuent au développement des tumeurs et de la maladie.
Les découvertes ont ces dernières années expliqué de plus en plus qu'il y a bien davantage à la génétique que l'ordre des modules qui composent nos gènes. Ajouter des molécules telles que les groupes méthyliques au circuit principal de l'ADN sans modifier les lettres de l'alphabet d'ADN peut changer comment les gènes agissent l'un sur l'autre avec les cellules de machines et de main de la transcription des cellules un outil supplémentaire pour fine-tune l'expression de gène.
« Le but de notre étude était d'intégrer les niveaux multiples de l'information épigénétique puisque nous avons toujours un arrangement très pauvre du règlement génome-large de la méthylation et de son effet sur le transcriptome, » explique le chercheur post-doctoral et la Co-première l'auteur listeuse de Ryan, Ph.D.
Le transcriptome entoure toutes les copies ou transcriptions d'ARN faites à partir de l'ADN. La partie de transcriptions se compose du messager RNAs, ou des mRNAs, qui servent de descripteurs à la fabrication des protéines mais inclut également petit RNAs de normalisation, ou smRNAs. Ce dernier utilisent leur puissance au-dessus d'expression de gène en abrégeant littéralement les vies des mRNAs ou en étiquetant des ordres spécifiques dans le génome pour la méthylation.
Mais avant que la listeuse pourrait commencer à se démêler les couches multiples du règlement épigénétique qui contrôlent l'expression de gène, il a dû frayer un chemin les nouvelles technologies qui lui ont permises de regarder la méthylation génome-large la résolution de simple-base et d'ordonnancer le transcriptome complet dans un calendrier raisonnable.
Les scientifiques de collaboration au centre d'excellence d'ARC dans la biologie d'énergie d'usine à l'université de l'Australie occidentale à Perth ont développé un navigateur puissant et basé sur le WEB de génome, qui a joué un rôle crucial en déverrouillant l'information caché dans les ensembles de données massifs.
Les cellules emploient une armée entière des enzymes qui ajoutent les groupes méthyliques aux sites spécifiques, mettent à jour les configurations établies ou retirent les groupes méthyliques indésirables. Quand la listeuse et ses collègues ont comparé les cellules normales aux cellules manquant de la combinaison différente des enzymes elles ont découvert que les cellules ont déployé beaucoup d'efforts en maintenant certaines zones du génome méthylation-libres.
Sur le flipside, les chercheurs de Salk ont constaté que quand ils ont assommé une classe entière des methylases, un type différent de methylase ferait un pas dans l'infraction pour la manquante. Ce qui trouve est approprié pour une nouvelle classe des drogues de cancer qui fonctionnent à côté de changer la configuration de méthylation en cellules de tumeur.
« Vous pourriez réussir à enlever un type de méthylation mais terminer vers le haut avec l'augmentation d'un type différent, » dit Ecker. « Mais très bientôt nous pourrons regarder et voir ce qu'un peu les modifications compensatoires se produisent et éviter des conséquences fortuites. »
Les études précédentes avaient constaté qu'un sous-ensemble de smRNAs pourrait diriger des enzymes de méthylation vers la région de l'ADN genomic sur laquelle elles ont aligné. Les ensembles de données génome-larges de recouvrement de methylome et de smRNA confirmés ont augmenté la méthylation avec précision dans le bout droit de l'ADN qui a apparié l'ordre du smRNA. Réciproquement, les lieux fortement méthylés de smRNA ont tendu à engendrer plus de smRNAs.
« Nous avons regardé un génome d'usine mais notre méthode peut être appliquée à n'importe quel système, y compris des humains, » dit la listeuse. Bien que le génome humain soit environ 20 fois plus grand que le génome d'Arabidopsis - le système modèle préféré des biologistes d'usine pas mineurs en raison de son génome compact - Ecker prévoit que dans une année ou ainsi, l'ordonnancement de la technologie aura avancé assez loin pour mettre 3 milliards de paires de base du génome humain et de leurs copains méthyliques dans la portée.
« C'est vraiment juste le début de démasquer le rôle de ces mécanismes de normalisation épigénétiques puissants dans les eukaryotes, » dit Ecker.
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