Istraživači su uočili kako specifični proteini unutar hromozoma okruglih crva omogućavaju njihovom potomstvu da proizvede generacije specijalizovanih ćelija kasnije, što je zapanjujući nalaz koji poništava klasično razmišljanje da su nasledne informacije za diferencijaciju ćelija uglavnom ukorenjene u DNK i drugim genetskim faktorima.
Tim Univerziteta Džons Hopkins po prvi put izveštava o mehanizmima pomoću kojih protein poznat kao histon H3 kontroliše kada i kako embrioni crva proizvode i visoko specifične ćelije i pluripotentne ćelije, ćelije koje mogu uključivati i isključivati određene gene da bi proizvele različite vrste tela. tkiva. Detalji su objavljeni danas u Science Advances.
Novo istraživanje moglo bi da rasvetli kako mutacije povezane sa ovim proteinima utiču na različite bolesti. Kod dece i mladih odraslih, na primer, histon H3 je usko povezan sa različitim vrstama raka.
„Ove mutacije su veoma rasprostranjene kod različitih karcinoma, tako da razumevanje njihove normalne uloge u regulisanju sudbine ćelija i potencijalnoj diferencijaciji tkiva može nam pomoći da razumemo zašto su neke od njih preovlađujuće u određenim bolestima“, rekao je glavni autor Rajan J. Glison, postdoktor. saradnik biologije na Džons Hopkinsu. „Histoni koje gledamo su neki od najmutiranijih proteina kod raka i drugih bolesti.“
Histoni su građevni blokovi hromatina, strukturne podrške hromozoma unutar jezgra ćelije. Dok je histon H3 posebno bogat u višećelijskim organizmima kao što su biljke i životinje, jednoćelijski organizmi vrve skoro identičnom varijantom H3. Zato naučnici misle da razlika u obrocima H3 i njegove varijante kriju ključne tragove u misteriji zašto su pluripotentne ćelije tako raznovrsne tokom ranog razvoja.
Istraživači su otkrili da kako su embrioni okruglih crva C. elegans rasli, povećanje nivoa H3 u njihovim sistemima ograničavalo je potencijal ili „plastičnost“ njihovih pluripotentnih ćelija. Kada je tim promenio genom crva da bi smanjio količinu H3, uspešno su produžili vremenski period za pluripotenciju koja se obično gubi kod starijih embriona.
„Kako se ćelije diferenciraju, počinjete da dobijate stostruki histon H3 koji se eksprimuje u tom vremenskom periodu, što se poklapa sa tom regulacijom specifičnom za lozu“, rekao je Gleason. „Kada smanjite količinu H3 tokom embriogeneze, uspeli smo da promenimo normalan put razvoja da bismo usvojili alternativne puteve sudbine ćelije.“
U pluripotentnim ćelijama, histoni pomažu da se određeni geni uključe i isključuju da bi se posvetili određenim tipovima ćelija, bilo da su to neuroni, mišići ili drugo tkivo. Visoko regulisani histonima, geni deluju kao glas koji govori ćelijama kako da se razvijaju. Koliko je tih ili glasan gen određuje sudbinu ćelije.
Nova otkrića dolaze iz tehnike za uređivanje gena CRISPR, koja je pomogla timu da prati ulogu koja su dva histona igrala u razvoju potomstva crva. CRISPR je mnogo olakšao naučnicima u poslednjoj deceniji da proučavaju promene genetskog materijala i uoče šta to čini osobinama životinja, biljaka i mikroba, rekao je Glison.
Iako okrugli crv C. elegans daje bolji uvid u to kako ove pluripotentne ćelije evoluiraju, potrebna su dalja istraživanja kako bi se utvrdilo kako bi histoni takođe mogli da podrže embriogenezu kod ljudi i životinja sastavljenih od stotina vrsta ćelija, rekao je Ksin Čen, Džons Hopkins. profesor biologije i saistraživač.
„Iako koristimo ovog malog crva da napravimo ova otkrića, ovo otkriće zaista ne bi trebalo da bude specifično za jednu životinju“, rekao je Čen. „Teško je zamisliti da će nalazi biti primenljivi samo na jedan histon ili jednu životinju, ali, naravno, potrebno je još istraživanja.“
