Hogyan kell írni és átírni a DNS pontszámot?

Hogyan kell írni és átírni a DNS pontszámot?

Dmitrij Zharkov
"Science Firsthand" №4 (75), 2017

Az A, G, T és C betűkkel írt egyszerű szöveges DNS mellett a mi genomunk sok utasítást tartalmaz arra vonatkozóan, hogyan kell ezt a szöveget olvasni annak érdekében, hogy valami értelmes legyen. Most a kutatók nem csak megértik az utasítások rögzítésére szolgáló mechanizmust, hanem feltárják azokat a módokat is, amelyekkel újraírhatják őket a sejtfolyamatok szabályozására.

A szerzőről

Dmitrij Olegovics Zharkov – Biológiai Tudományok Doktora, a Genomikai és Fehérnemű Laboratórium vezetője, az Orosz Tudományos Akadémia (Novoszibirszk) Szibériai Branch, a Fehérnemű Laboratórium vezetője, Novoszibirszk Állami Egyetem. Az Orosz Tudományos Akadémia Alapítvány legjobb tudósai 2004-2005 versenyének nyertese. Az Orosz Tudományos Akadémia elnökségének diplomája a szibériai termelőerők fejlesztésére való hozzájárulásért (2007). A Novoszibirszk régió adminisztrációjának nominális díja fiatal tudósok számára az alapkutatás és az alkalmazott kutatás területén végzett tudományos eredményekért (2009). Az NSU bizonyítványa a sokéves kemény munkaért az egyetem javára (2014). Az Orosz Tudományos Alapítvány díszdoktori tanulmánya, amely nagyban hozzájárul a tudomány fejlődéséhez, sokéves gyümölcsöző munkát végzett az Orosz Tudományos Alapítvány Szakértői Tanácsa (2015) alapkutatásához.105 tudományos publikáció és 1 szabadalom szerzője és társszerzője.

Természetesen azoknak a legigazságosabb jogait, akik nem törődnek vele, vagy hogy tiszteletben tartják magukat, sértették, vagy jobban elgondoltak róla, mintha ugyanolyan bánásmódban lennének, mint azok, akik betegek voltak, és akiknek nem kellett megszabadulniuk …

Természetesen mindenki, aki az irodalomtudományi osztályba jár, felismeri az "Eugene Onegin" kezdetét ebben a hosszú betűsorban. De, Istenem, milyen nehéz feladat lenne az egész Puskin-regény olvasása szóközökkel, időszakokkal és vesszőkkel, vonalszakaszokkal és stúdiókkal! És ha nem csak olvasni, hanem hangosan és kifejezetten ki kell olvasnia? És nem az iskolából ismerős szöveg, hanem teljesen új? És ha a feladat megtalálni a rímeket ebben a szövegben vagy meghatározni a vers méretét?

Játssz itt, ne játssz itt, a halak itt vannak

A történelem első írásmódjai így néztek ki. Több ezer évet vett igénybe az emberek, hogy írásban kapják meg a modern, ismerős számunkra a beszédtervezést. És ez nem a legnehezebb helyzet, amikor az írásos szöveg magyarázatot igényel a helyes olvasásra. Bárki, aki a zenei jelölés tanulmányozására töltött időt, emlékezik a fodrász és a lapos, a crescendo és a diminuendo, valamint számos más különleges jel,amely nélkül a felvett hangjegyeket nem lehet lejátszani, hogy Vivaldi vagy Mozart kiderült. "Ahhoz, hogy játszhasson itt, hogy ne játsszon itt, itt a halak be vannak csomagolva" – vizsgálja V. Vinokur és L. Oganezov csodálatos miniatúráját.

A fentiek mindegyike közvetlenül kapcsolódik a biológiához. A testünk minden egyes sejtében hosszú, "körülbelül 6 milliárd váltakozó" A "," G "," T "és" C "betűből álló DNS szöveg található. Ez a szöveg tartalmazza az emberi test bármely sejtjének építésére vonatkozó utasításokat. Tehát miért, ha a szöveg ugyanaz mindenütt, az agyban az utasításai szerint, neuronok nyerhetők, a máj-hepatocyták, és egyes nem megfelelő sejtek sikerül rákos? A kérdésre adott válasz rövid és nagyon bonyolult. Minden egyes cellában a DNS-szöveg mellett vannak utasítások a szöveg elolvasására. Mind a DNS-ben, mind a sejtmaghoz kötődő fehérjékben rögzíthetők. De ezeknek az utasításoknak a működése olyan kiterjedt és érthetetlen probléma, hogy a modern biológiában az egyik legfontosabb. Ha a négy betű szekvenciája hagyományos és molekuláris genetika, akkor az utasítások külön fegyelem tárgyát képezik, epigenetikai, vagy "okolo-nenetikus", ha részben görögül fordítanak.

Amit ma már tudunk a gének és a mikroorganizmusok örökségéről, nagyrészt a molekuláris biológia forradalom következménye, amely a 20. század közepén történt. köszönhetően J. Watson, F. Creek és több tucat kollégájuknak, akiknek portréi most a tankönyveket és a Nobel-díjas helyet díszítik. Már abban az időben világossá vált, hogy még az örökölt tulajdonságokat sem mindig teljesen meghatározza a sejt vagy szervezet genomjának DNS-nukleotidjai.

Például az 50-es években. A múlt században a kanadai A. Brink kanadai genetikus, aki a kukoricával dolgozott, olyan jelenséget fedezett fel, amelyet felhívott paramutation. A red1 gén két különböző alléljével vett növényeket, amelyek felelősek a pigment szintéziséért és a szemek vörös színűvé tételéhez. Az egyik ilyen allél sötétvörös szemcséket, a másik pedig könnyebb. Miután egy növényben a világos vörös allél együtt volt, a sötétvörös is világossá vált, anélkül, hogy megváltoztatta volna a nukleotidszekvenciáját. Ezen és számos más kísérlet eredményeként két egymást kiegészítő öröklési rend létezésének fogalma: a genetikai,amely nukleotidszekvencián alapul, és epigenetikus, a gének stabil aktiválásán és inaktiválásán alapul.

Paradox módon, annak ellenére, hogy hatalmas és egyre növekvő számú epigenetikai publikáció van (adatbázis PubMed az írás idején ez a cikk 64898), nincs egységes meghatározása ennek a koncepciónak. Egyes tudósok, az angol genetikus és embriológus K. Waddington után, az epigenetikával megértik mindazt, ami a szervezetben történik egy genotípus "megvalósítása" során – külsõ karakterekben való megnyilvánulása (fenotípusa) különleges környezeti feltételek mellett. Más szakemberek, akik A. Riggs, R. Holliday és J. Maynard-Smith közismerten ismert genetikusainak felhatalmazására támaszkodnak, szűkebben értelmezik az epigenetikát mint olyan tulajdonságok örökségét, amelyek nem kapcsolódnak a DNS-szekvenciák közötti különbségekhez. Mindenesetre, egészen a közelmúltig, úgy gondolják, hogy az epigenetikus mechanizmusok felelősek az információ átadására a lányok sejtjeihez az anyatejt állapotát illetően, amikor megosztják őket, de csak kivételes esetekben járulnak hozzá az információ továbbításához nemzedékről nemzedékre a többsejtű organizmusokban.

Jó, rossz, semleges

Az állatokban és növényekben a génaktivitás epigenetikus szabályozásának két fő módszere ismeretes. Az egyik az azon alapuló hiszton-fehérjék módosításának alapja nukleoszoma – "tekercsek", amelyeken a DNS sejtje a sejtmagban van. A sűrűbben csomagolt DNS-fehérje tekercsek az ún kromatinaz enzimek vezető DNS-hez való kisebb hozzáférése átírás – RNS szintézis DNS-templát segítségével. És annál kevésbé RNS – kevesebb fehérjét termelnek, kevesebb génaktivitást.

A második módszer egy speciális DNS-bázis használatán alapul – 5-metil-citozin. A szokásos citozintól eltérő metilcsoport jelenlétében különbözik, ami némileg hasonlít timin – a DNS egyik szokásos bázisa. De az ilyen metilezett citozinok nem fordulhatnak elő bárhol, csak akkor, ha közvetlenül a citozin után guanin. Ilyen szekvenciákat neveznek CpG dinukleotidok. Ha sok DNS-ben összegyűjtik őket, és egymáshoz közel helyezkednek el, CpG-szigeteket kapnak, leggyakrabban a területeken promóterek – azok a gének, amelyekkel az "olvasás" megkezdődik, vagyis a transzkripció.

A génaktivitás epigenetikus szabályozásának két módja létezik.Az egyik az azon hisztonfehérjék módosításán alapul, amelyeken a DNS sejtje a sejtmagban van, mint egy tekercs. Minél szorosabb a csomagolás a tekercsben, annál kevesebb olyan DNS áll rendelkezésre, amely az RNS-t DNS-templátból szintetizálja, vagyis a sűrű csomagolóterületen lévő gének inaktívak. A hisztonok epigenetikus módosítása hozzájárulhat a "tekercsek" szabadabb elrendezéséhez, aminek következtében az enzimek hozzáférhetnek a DNS ezen régiójához, és az RNS, majd a génben kódolt fehérje szintetizálható. Az epigenetikus szabályozás egy másik módszere a metilezés, a metilcsoport DNS-hez történő hozzáadása, amelynek eredményeképpen a citozin nitrogénbázis 5-metilcitozinná alakul. A metilcsoport jelenléte, valamint a hisztonok módosítása végül megváltoztatja a DNS tömörítési sűrűségét és az enzimek génhez való hozzáférését

Általában normál sejtekben a humán genom CpG dinukleotidjai közül a legtöbb metilezett, de a szigeteken éppen ellenkezőleg, a metilcitozin ritka. De sok rákos sejtben ez a disztribúció zavaros: a szigetek metilezettek, és a fennmaradó CpG dinukleotidok kevésbé. Tény, hogy a sejtekben annyi metilcitozin van, amit néha "ötödik DNS-bázisnak" neveznek.

Hogyan befolyásolja az 5-metilcitozin jelenléte a DNS-ben a gének aktivitását? Kódolási tulajdonságai nem különböznek a normál citozinaktól, és tökéletesen "olvasható" a transzkripció során. De a metil-citozinokat, pontosabban a metilezett CpG-dinukleotidokat az úgynevezett fehérjék ismerik fel metil-kötő doméneket (Sites). A metilezett DNS-hez való kötődés után olyan egyéb fehérjéket vonzanak, amelyek szorosan kötik a kromátint, és ez – amint már említettük – interferál a transzkripcióval.

Egészen a közelmúltig mindent ebben a mechanizmusban többé-kevésbé világosnak látszott: a citozin "jó", elősegíti a génaktivitást, a metilcitozin "rossz", elnyomja. De ilyen egyszerű forgatókönyvek természetesen, mint általában, nem tetszenek. Nemrégiben felfedezték a DNS hatodik betűjét – 5-hidroxi-metil-citozin, a felfedezés történelméről, amelyről később beszélünk. A metilcsoporthoz egy hidroxilcsoportot is tartalmaz, amely erősen megkülönbözteti a metilcitozintól a sejt szempontjából: nem ismerik fel ugyanazok a fehérjék, mint a metilcitozin, hanem teljesen különbözőek, amelyek nem kondenzálják a kromátint, hanem éppen ellenkezőleg, kevésbé sűrűvé teszik.Tehát a hidroximetilcitozin olyan, mint "szuper ember", hogy növelje a gének aktivitását, és az egyszerű citozin semlegességet tart ebben az örökkévaló csatában.

Írunk, töröljük, írunk, töröljük, írunk …

Bármilyen jelzés, és annak jelzése, hogy be- és kikapcsolható, beállítható és törölhető. Természetesen, ha vannak speciális DNS-bázisok, amelyek megváltoztatják a gének aktivitását, akkor az egyik fő kérdés: hol jelenik meg a DNS-ben, és hol tűnnek el?

A DNMT1, DNMT3a és DNMT3b speciális DNS-metiltranszferáz (metiláz) enzimek felismerik a CpG dinukleotidokat, következetesen álló citozint és guanint, és metilcsoporttal látják el őket. Ennek eredményeképpen kialakul a 5-metilcitozin, amely elnyomja a génaktivitást. Ezen túlmenően ez a bázis TET-proteinek segítségével 5-hidroxi-metil-citozinná alakítható át, és fordítva, ami elősegíti a gén aktiválódását. És végül, a további átalakulások folyamata során, amelyeket a celluláris enzimek közvetítenek is, a bázis ismét rendes citoszint válthat ki.

A metilcitozinnal minden hosszú időre egyértelművé vált. Harminc évvel ezelőtt az emberi sejtekben enzimeket találtunk DNS-metil-transzferázvagy methyltransferaseamelyek közül három már ismert – DNMT1, DNMT3a és DNMT3b.Felismerik a CpG dinukleotidokat, és metilcsoporttal látják el őket. A három enzimnek kissé eltérő szerepe van. DNMT1 – "támogató" metiláz. Ha alaposan megnézed, a CpG dinukleotidra utal palindrom olyan szekvenciák, amelyek mindkét irányba egyenlően olvasnak komplementer áramkörök mentén. Ezért a metilcitozinok nincsenek ott, de kettő és utána replikáció – DNS-másolás a sejtosztódás során – újra kell metilálni frissen, a citozint, amelyet éppen beillesztettek egy új DNS-szálba, ami a DNMT1 metiláz. Az utóbbiaktól eltérően a DNMT3a és a DNMT3b a metilcitozinnak még akkor is metilábilizálja a DNS-t, még akkor is, ha nincs metilcitozin. A figyelmes olvasó megkérdezheti: hol van a DNMT2? Van egy ilyen fehérje, csak DNS metilát nem, de az RNS, és nem fogunk róla beszélni.

A CpG dinukleotid a palindrom szekvenciákhoz tartozik: ugyanúgy olvasható mindkét irányban a DNS komplementer szálak mentén. Egy DNS-szál egy polimer – "gyöngy", amely 4 gyöngy-nukleotid típusú: adenin (A), timin (T), guanin (G) és citozin (C). Két DNS-szálat tartunk egymásnak egymáshoz illeszkedő nukleotidpárok közötti kölcsönhatásokkal, a zár kulcsjaként: A-tól T-ig, G-től C-ig.A metilcitozinok, így a két CpG dinukleotidban, és a DNS-replikáció (kettős megduplálás) után a sejtosztódás folyamatában az "új" újból metiláltnak kell lennie. Ebben a folyamatban a metiláz DNMT1 is részt vesz.

A fehérjék ismerete, a DNS metilezése, végül azzal a megjegyzéssel zárulunk, hogy baktériumokban léteznek. A baktériumok nem kitalálták az 5-metilcitozinnal kapcsolatos epigenetikus szabályozást, de az úgynevezett rendszerekkel rendelkeznek korlátozás módosításokamelyek megvédik őket a vírusoktól. Egy baktériumsejtben, általában vannak enzimekrestrikciós enzimek, a DNS-t specifikus szekvenciákká és metilázokká redukálják, felismerik és metilálják ezeket a szekvenciákat. Ha egy vírus belép a sejtbe, a DNS-t elvágják, és a bakteriális DNS-t metilázták.

A bakteriális világban a szekvenciák és metilációs típusok felismerésének módszerei nagyok, de a mikroorganizmusok közül néhány például spiroplazma (a rovarok belsejében élő szimbiotikus mikroba), ez a 5-metilcitozin, amelyet CpG dinukleotidokban használnak. Ehhez nagyon szeretik a tudósokat, mert kísérleti célból metiláz M.sssA spiropláma használatának nem egyszerű példa, mint az emberi fehérjék.

Az epigenetikai jelek törlésének története sokkal bonyolultabb. Hosszú ideig azt feltételezték, hogy a sejt egyáltalán nem, de egyszerűen leállítja a metiláció támogatását a genom valamely pontján, és több sejtosztódás után a sejtek nagy része leszármazottai nem tartalmaznak metilcitozint ezen a helyen. Az emberi test számos sejtje azonban egyáltalán nem osztozik, de eltávolíthatják a metilcímkéket. Más esetekben a metilcitozint sokkal gyorsabban távolítják el a DNS-ből, mint a sejtosztódás. Ezért amikor az aktív demetiláció rendszerét végül felfedezték, az epigenetikában részt vevő valamennyi kutató megkönnyebbülten sóhajtott. És a mechanizmus rendkívül érdekesnek bizonyult.

Megszüntessük magunkat, javítjuk magunkat

A rendszerről DNS-javítás "A tudomány első kézből" többször írt (Zharkov, 2006; Khodyreva, Lavrik, 2007; Zharkov, 2009; Sidorenko, Grollman, Zharkov, 2013, Koszovó, Khodyreva, Lavrik, 2013). Ez a rendszer segít nekünk a túlélésben, annak ellenére, hogy több tízezer DNS károsodást tapasztalunk, amelyet testünk minden sejtje nap mint nap tapasztal, mint külső okok (napsugárzás, sugárzás, a szervezetbe belépő toxinok) hatása alatt,és az elkerülhetetlen biokémiai folyamatok (itt a fő "gazemberek" – oxigén és víz).

A kárpótlás legfontosabb módjai, alap excíziós javításEz azzal kezdődik, hogy a sérült bázist felismerik és DNS-ből levágják a DNS-glikozilázok osztályába tartozó enzimek valamelyikével. Ezután még több fehérje jár egymás után, és ennek eredményeként a normál DNS-t a sérült DNS "betűjével" helyettesítik.

A nitrogéntartalmú bázisok kijavításának a DNS-bázisok kisebb mértékű károsodásának javítására specializálódott fehérjék komplexei, amelyek nincsenek kettős hélix jelentős torzításával. Az ilyen javító enzimek szállítószalagja nem csak spontán károkat javít, hanem alkalmas a módosított bázisok eltávolítására a DNS-ből. Szerző: (Khodyreva, Lavrik, 2007)

Általában a kártérítésre emlékeztetnek a DNS-károsodás, a mutációk és a rák elleni küzdelem összefüggésében. Azonban könnyű látni, hogy egy ilyen enzim szállítószalag ideálisan alkalmas a módosított bázisok eltávolítására a DNS-ről, nem csak spontán károsodásról.A mérnöknek, akinek feladata volna egy olyan rendszer feltalálása, amely eltávolítja a metilcitozint a DNS-ből, hosszú időn keresztül nem gondolt volna: persze, meg kell állítania egy DNS-glikozilázt, amely megszakítja azt, majd a javítás maga zárja le a lyukat a közönséges citozinnal. És a mérnök nem lenne teljesen téves: az út mentén olyan növények mentek végbe, amelyek szintén 5-metilcitozint használó epigenetikus rendszerrel rendelkeznek.

De az állatokon minden sokkal bonyolultabb, és ez ismét emlékeztet minket az olyan mérnökök közötti különbségekre, akik aktívan használják a fejét, amely a vállán és az evolúcióján alapul: "legalábbis valamilyen módon ki fog dolgozni, majd javulni fog." Először is, az 5-metilcitozin metilcsoportját az egyik TET-fehérjével oxidálják (ezek közül hármat emberben). Ez ugyanazt az 5-hidroxi-metilcitozint eredményezi, amely aktiválja a géneket. Ha gént kell átváltani az inaktívról az aktívra, elérjük a célt. És ha szükségessé válik a semleges állapot helyreállítása citozinnal, akkor ugyanaz a metilcsoport oxidálható két lépésben 5-formil-citozin és 5-karboxilcitozin képződésével. Az utóbbiak már nem aktiválódnak, és nem gátolják őket, és a javító rendszer úgy érzékeli,ami citozint eredményez. Ugyanakkor eltávolíthatja az előző metilcitozin aminocsoportját és megváltoztathatja azt keto (könnyebb – az oxigénatomon). Ezt több speciális enzim végzi.dezamináz, és ez a károsodás, amelyet a javító rendszer eltávolít.

Meg lehet mondani, hogy az epigenetika területén végzett legújabb kutatások megváltoztatták a DNS-ről szóló nézetünket. A négybetűs iskolai kép nagyon egyszerűnek tűnik: a génaktivitás szabályozó sejtje folyamatosan aktívan helyettesíti sok ilyen levelet olyan másokkal, akik nem részei ennek a rövid ábécének. Nyilvánvaló, hogy az eset nem korlátozódik a metil-citozinra és a hidroxi-metil-citozinra, és vannak olyan példák, amelyekben a korábban káros hatások miatt hasznosnak bizonyultak. Például az immunrendszerünk sejtjei aktívan károsítják az ellenanyagokat kódoló géneket – ez segít nekik gyorsan megváltoztatni és keresni az antitestek sokféle változatát azoknak a keresésekor, amelyek felismerik a behatoló kórokozókat a szervezetünkben. Néha nagyon hatékony stratégia a régi helyett az új.

Csavarjon a megfelelő helyen

Tehát tudjuk, hogy a sejtek a DNS-be helyezték és törölték epigenetikus címkéket. Ki tudjuk használni ezt? Kapcsolja ki az aktív onkogént a rákos sejtekben, vagy fordítva nyomja be a kívánt inaktív gént.

A fő kérdés a következő: hogyan célozzuk meg a genomot olyan fehérjékhez, amely bemutatja vagy törli az epigenetikai módosításokat? És csak az elmúlt évek ilyen célzása terén volt egy újabb forradalom a biológiában, ami olyan nagyszerű kilátást ígér az élő szervezetek tervezésében, hogy csak a newtoni mechanika létrehozásával lehet összehasonlítani, lehetővé téve a mérnökök számára szilárd hidak és nem süllyedő hajók tervezését. Munkatársaink ezekről az eredményekről is írták, melyeket a "genomikus szerkesztés" (Vlasov, Pyshny, Zharkov, 2014, Medvedev, 2014; Zakian, Vlasov, Medvedev, 2014; csak a legfontosabbat említjük.

Jelenleg három fő rendszer van a genom helyén. Az egyik alapul cink ujjak, széles körben elterjedt fehérje motívumok, amelyek felismerik a kis darab DNS-t.Több "ujj" kombinálásával különböző specifikus DNS-szekvenciákkal lehet pontosan megcélozni a génben egyedülálló helyre adott fehérjét. A TAL-effektorok úgynevezett rendszere, baktériumokból Xanthomonasamelyek számos növénybetegséget okoznak: egy fehérje kis szakaszai, amelyek felismernek egy bázispárt, kombinálják egy specifikus DNS-szekvencia célzására. Végül a mai legnépszerűbb rendszer, a CRISPR / Cas9, a kívánt DNS-régiónak megfelelő RNS-szekvenciát használja a címzéshez. Ha az RNS-t vagy annak fehérjét a genom egy meghatározott régiójához akarjuk célozni, egy olyan mesterséges fehérjét készítünk, amely egy említett rendszer alapján létrehozott címzési modult és aktív modulot tartalmaz, amely például DNS metilezésével vagy demetilezésével.

Jelenleg három fő célrendszer található a genom megfelelő helyén a szerkesztéshez. Az első a "cink ujjak" enzim fehérjemodulokon alapul cink-ujj (A). A nukleáz mindegyik cink ujja képes "tanulni" és specifikusan kötődik a három nukleotid egy specifikus DNS-szekvenciájához. A második, hasonló rendszer a TAL effektorokon alapul (B).Mindegyik TAL protein domén egy DNS-nukleotidot ismer fel. Mindkét nukleáz felhasználja a FokI nukleáz domén DNS-t. A legnépszerűbb genomszerkesztő rendszer a CRISPR / Cas9 (az) rövid DNS-kimutatási struktúrákat használ rövid RNS-ként. Az ilyen rendszer létrehozásának ötlete a baktériumok által a patogén vírusok (bakteriofágok) ellen védett mechanizmusok tanulmányozása során született. A rendszer alapja a Cas9 fehérje komplex, amely képes egy DNS szálának elvágására és egy útmutató RNS-re, amely képes felismerni és megkötni a cél DNS egy meghatározott részét.

Jogos azt mondani, hogy a DNS-metilezés specifikus célzására irányuló első kísérletek teljesen mentesek voltak a fehérjéktől. Az 1990-es években. megtanulták, hogyan vezethetnek be oligonukleotidokat a sejtekbe – a megfelelő helyeken a metilcitozint tartalmazó kis darabok – azzal a várakozással, hogy a komplementer DNS-hez kötődnek, és a DNMT1 enzim felhasználásával végzett metilezési rendszer ezt a replikációs hatásra veszi, és helyes helyen helyezi a metilcitozint. Még működött, de összességében rendkívül alacsony volt a folyamat hatékonysága. 1997-ben a tudósok végre megtalálták az első megközelítést a modern fajok rendszereinek. A T. laboratóriumábanBestor a Columbia Egyetemen (USA) egy cink-ujj-címező modult és egy aktív modult fúvatott össze a fent említett bakteriális metiláz M.sssI. A kapott szerkezet in vitro tökéletesen metilált DNS-t a megfelelő helyen. 2003-ban a University of Texas (USA) M. Kladde a következő lépést követte a hasonló, megcélzott hibrid metilázok tesztelésével élő sejtekben, azaz élesztőben, amelyeknek nincs saját metilációs rendszere

A címzési rendszerek megjelenése előtt a kutatók valahogy megpróbálták megváltoztatni az emberi sejt genomjának globális metilációs státusát, és sikerrel jártak ezen az úton. A klinikai onkológiában az azacitidin és a decitabin gyógyszereket használják a leukémiák elleni küzdelemhez – ezek olyan citozin analógok, amelyeket nem lehet metilálni, és a géneket, amelyek megölik őket, rosszindulatú sejtekben aktiválódnak. Hasonló megközelítést alkalmaznak csak más gyógyszerekkel, a sarlósejtes vérszegénység kezelésében, amely a hemoglobin fehérje egyik láncának mutációja. A globális demetilációval a magzati globinok génjei megindulnak.Általában egy felnőttnél nem kell dolgozniuk, de aktiválásuk segíti a páciensnek legalább egy funkcionális hemoglobint.

Miután az epigenetikus címkék célzott szerkesztése fő lehetőségét mutatták, az új típusú változatok, amelyek mindenféle címzést és aktív modult használtak, olyanok voltak, mint egy vödör. Most a modern genomszerkesztő rendszerek segítségével szinte minden ismert metilezési és demetilációs rendszer enzimet teszteltek. De a kérdés továbbra is fennáll: szükséges? Milyen értékű lehet a metilációban bekövetkező változás egy sejtben egy adott helyen? Nem derül ki, hogy annak érdekében, hogy megbízhatóan megváltoztassuk az egy gént szabályozó epigenetikai címkéket, be kell lépnünk a sejtbe tízes és több száz, különböző címmel rendelkező fehérjét?

Bár úgy tűnik, hogy ezekre a kérdésekre adott válaszok meglehetősen optimisták. Kladde kísérletei azt is kimutatták, hogy az élesztőben nem csak egy specifikus hely, ahol a hibrid metilázt említik, metilezett, hanem CpG dinukleotidok is, amelyek több száz nukleotid körül vannak. A jövőben a tudósok más csoportjai is kimutatták, hogy mind a metilezés, mind a demetiláció úgy tűnik, "elcsúszik" azon a helyen, ahol a változás eredetileg volt.És 2014-ben, a metiláció és a génaktivitás nagy mennyiségű adatainak elemzése után egy nemzetközi konzorcium, köztük az orosz tudósok arra a következtetésre jutott, hogy a tudósok "közlekedési könnyű metilezésnek" nevezik: a CpG-dinukleotidok körülbelül 17% -ánál van egy génaktivitási függőség egy specifikus CpG metilációs állapotából.

Úgy tűnik tehát, hogy a gének aktivitásának igazgatása meglehetősen valódi. Az élő rendszerek tervezése új erőteljes eszközzel rendelkezik.

irodalom
1. Vlasov V. V., Pyshny D. V., Zharkov D. O. Egy ősi molekula szimulálása // A tudomány első kézből. 2014. T. 57/58. No. 3/4. 84-91.
2. Green I. R., Petrova D. V., Zharkov D. O. DNS-epigenetikus módosítások szerkesztése // Gének és sejtek. 2016. Vol. 11. No. 2. P. 53-60.
3. Zharkov D. O. Riddles "rozsdás" DNS // Tudomány első kézből. 2006. V. 12. szám 6. P. 24-35.
4. Zharkov D. O. Az őrző genom // Science első kézből. 2009. Vol. 28. No. 4. C. 160-169.
5. Zakian S.M., Vlasov V.V., Medvedev S.P. "A genomok szerkesztői". A "cink ujjaitól" a CRISPR // Science Firsthandig. 2014. T. 56. № 2. S. 44-53.
6. Koszovó A. A., Khodyreva S.N., Lavrik OI, DNS a záron // Tudomány első kézből. 2013. V. 53/54. No. 5/6. P. 14-21.
7. Medvedev S.P. Hogyan kell szerkeszteni az öröklést // A tudomány első kézből. 2014. T. 55. No. 1. P. 10-13.
8. Sidorenko V. S., Grollman A., Zharkov D.O.Toxikológiai nyomozó, vagy a balkáni endémiás nephropathia esete // A tudomány első kézből. 2013. V. 53/54. No. 5/6. 22-33.
9. Khodyreva S. N., Lavrik O. I. Hogyan egy sejt javítja a DNS-t // Science első kézből. 2007. V. 15. sz. 3. S. 82-89.
10. Goll M.G., Bestor T. H. Eukarióta citozin-metil-transzferázok // Annu. Rev. Biochem. 2005. V. 74. P. 481-514.
11. Wu X., Zhang Y. TET-közvetített aktív DNS demetiláció: Mechanizmus, funkció és azon túl // Nat. Rev. Genet. 2017. V. 18. N. 9. P. 517-534.


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: