Οι υπερυπολογιστές αποκαλύπτουν πώς τα χρωμοσώματα Χ.

Χρησιμοποιώντας υπερυπολογιστές, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Ινστιτούτου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Οκινάουα (OIST) έχουν ανακαλύψει πώς τα χρωμοσώματα Χ των θηλαστικών διπλώνουν και απενεργοποιούνται κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύονται στο *Nature *, παρέχουν πληροφορίες για το πώς η γονιδιακή έκφραση ελέγχεται στο πρώιμο έμβρυο και θα μπορούσε να βοηθήσει στην κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν τις γενετικές διαταραχές που συνδέονται με το Χ.

Κατά τη διάρκεια της πρώιμης εμβρυϊκής ανάπτυξης, ένα από τα δύο χρωμοσώματα Χ σε θηλυκά θηλαστικά είναι τυχαία αδρανοποιημένη, μια διαδικασία γνωστή ως X-αδρανοποίηση. Αυτό εξασφαλίζει ότι τα αρσενικά και τα θηλυκά έχουν την ίδια δοσολογία γονιδίων που συνδέονται με Χ. Η απενεργοποίηση X είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει πολλαπλά βήματα, συμπεριλαμβανομένης της επίστρωσης του ανενεργού χρωμοσώματος Χ με ένα σύννεφο μορίων RNA γνωστού ως X-INACTIVE-ειδικό μεταγραφή (XIST).

"Το XIST είναι ένας βασικός παίκτης στην απενεργοποίηση X, αλλά πώς εξαπλώνεται κατά μήκος του χρωμοσώματος για τη σιωπή γονίδια παρέμεινε αόριστη", δήλωσε η καθηγήτρια Ana Pombo, η οποία ηγήθηκε της έρευνας. "Χρησιμοποιήσαμε ένα συνδυασμό προσομοιώσεων υπερυπολογισμού και πειραματικών δεδομένων για να διερευνήσουμε τους μηχανισμούς στους οποίους η εξάπλωση του XIST και η αναδίπλωση χρωμοσωμάτων κατά τη διάρκεια της απενεργοποίησης Χ".

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υπερυπολογιστές για να προσομοιώσουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του XIST και του DNA του χρωμοσώματος Χ. Οι προσομοιώσεις τους αποκάλυψαν ότι το XIST εξαπλώνεται κατά μήκος του χρωμοσώματος σχηματίζοντας βρόχους που φέρνουν μακρινές περιοχές του DNA σε κοντινή απόσταση. Αυτή η διαδικασία βρόχου βοηθά στη σιωπή γονιδίων εμποδίζοντας τους να μεταγραφούν σε RNA.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η εξάπλωση του XIST διευκολύνεται από την τρισδιάστατη αναδίπλωση του χρωμοσώματος Χ. Το χρωμόσωμα Χ σχηματίζει μια συμπαγή δομή που επιτρέπει στο XIST να φτάνει γρήγορα και αποτελεσματικά σε όλες τις περιοχές του χρωμοσώματος.

"Τα ευρήματά μας παρέχουν μια νέα κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι χρωμοσωμικές πτυχές X και απενεργοποιούνται κατά την ανάπτυξη", δήλωσε ο Pombo. "Αυτό θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις στην κατανόηση των μηχανισμών που αποτελούν τη βάση των γενετικών διαταραχών που συνδέονται με το Χ, όπως το σύνδρομο RETT και το Fragile X σύνδρομο, οι οποίες προκαλούνται από μεταλλάξεις σε γονίδια που βρίσκονται στο χρωμόσωμα Χ".

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να συνεχίσουν τις έρευνές τους σχετικά με την αναδημοσίευση του Χ Χρωμόσωμα χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό προσομοιώσεων υπερυπολογιστών και πειραματικών προσεγγίσεων. Ελπίζουν ότι το έργο τους θα οδηγήσει σε νέες γνώσεις στους μηχανισμούς που ελέγχουν την έκφραση του γονιδίου κατά την ανάπτυξη και τη νόσο.