Νέοι χάρτες τεχνολογίας όπου και πώς τα κύτταρα διαβάζουν το γονιδίωμα τους

Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια ισχυρή νέα τεχνολογία που χαρτογραφεί όπου και πώς τα κύτταρα διαβάζουν το γονιδίωμα τους, βοηθώντας τους ερευνητές να αποκρυπτογραφήσουν πώς τα γονίδια μετατρέπονται σε οδηγίες που οδηγούν και διατηρούν τα κύτταρα μας. Η τεχνική, γνωστή ως «RNA Capture Hi-C», αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο στην ικανότητά μας να μελετάμε τη ρύθμιση των γονιδίων και μπορεί να εφαρμοστεί για την αντιμετώπιση διαφόρων βιολογικών ερωτήσεων σε διαφορετικούς κυτταρικούς τύπους και οργανισμούς.

Τα κύτταρα μας περιέχουν ένα μακρύ μόριο που μοιάζει με σπαγγέτι που ονομάζεται DNA, το οποίο μεταφέρει τις οδηγίες για την κατασκευή και τη λειτουργία του κυττάρου. Ωστόσο, τα κύτταρα δεν διαβάζουν ολόκληρο το DNA τους ταυτόχρονα. Αντ 'αυτού, διαβάζουν επιλεκτικά συγκεκριμένες περιοχές του DNA, που ονομάζονται γονίδια. Αυτά τα γονίδια στη συνέχεια μεταγράφονται σε μόρια RNA, τα οποία δρουν ως αγγελιοφόροι που μεταφέρουν τις οδηγίες από το DNA στα μηχανήματα παραγωγής πρωτεϊνών του κυττάρου.

Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα αποφασίζουν ποιες περιοχές του DNA πρέπει να διαβάζουν και πώς ρυθμίζουν αυτή τη διαδικασία, είναι ζωτικής σημασίας για την αποκρυπτογράφηση των θεμελιωδών πτυχών της βιολογίας, όπως ο τρόπος με τον οποίο τα κύτταρα διαφοροποιούνται σε εξειδικευμένους τύπους και πώς προκύπτουν ασθένειες όταν αυτή η ρύθμιση πάει στραβά. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν διαθέτουν επί του παρόντος ολοκληρωμένη κατανόηση αυτής της διαδικασίας ρύθμισης των γονιδίων.

Η νέα τεχνική HI-C της Capture RNA αντιμετωπίζει αυτήν την πρόκληση παρέχοντας έναν λεπτομερή χάρτη για το πού και πώς τα κύτταρα διαβάζουν το γονιδίωμα τους. Συνδυάζει δύο μεθόδους αιχμής:Capture RNA, η οποία επιτρέπει στους ερευνητές να στοχεύουν επιλεκτικά συγκεκριμένα μόρια RNA και Hi-C, το οποίο μετρά τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν διαφορετικές περιοχές του γονιδιώματος.

Συνδυάζοντας αυτές τις προσεγγίσεις, η σύλληψη RNA HI-C προσδιορίζει τις περιοχές του DNA που μεταγράφονται ενεργά σε RNA, καθώς και τις φυσικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των περιοχών και άλλων τμημάτων του γονιδιώματος. Αυτές οι πληροφορίες παρέχουν μια ολοκληρωμένη εικόνα του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα επιλεκτικά έχουν πρόσβαση και ρυθμίζουν τις γενετικές τους πληροφορίες.

Ένα βασικό πλεονέκτημα της σύλληψης RNA HI-C είναι η ευελιξία του. Μπορεί να εφαρμοστεί για τη μελέτη διαφορετικών κυτταρικών τύπων, από ανθρώπινα κύτταρα σε ζώα και φυτικά κύτταρα, και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη διερεύνηση διαφορετικών βιολογικών καταστάσεων, όπως ο τρόπος με τον οποίο τα κύτταρα ανταποκρίνονται σε ερεθίσματα ή πώς αλλάζει η γονιδιακή ρύθμιση κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης ή της νόσου.

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τους επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, απέδειξε την αποτελεσματικότητα της σύλληψης RNA HI-C χρησιμοποιώντας το για να μελετήσει τη ρύθμιση των γονιδίων σε ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα, αποκαλύπτοντας νέες ιδέες για το πώς αυτά τα κύτταρα διατηρούν την πολυδύναμη κατάσταση τους και διαφοροποιούν τους εξειδικευμένους τύπους κυττάρων.

Επιπλέον, οι ερευνητές υπογραμμίζουν άλλες πιθανές εφαρμογές της τεχνικής, όπως η μελέτη των μηχανισμών που διέπουν τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες, την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος ανταποκρίνονται στα παθογόνα και η διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο η ρύθμιση των γονιδίων επηρεάζεται από τους περιβαλλοντικούς παράγοντες και τη γήρανση.

Συνοπτικά, η ανάπτυξη του RNA Capture HI-C αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο στην ικανότητά μας να μελετήσουμε τη ρύθμιση των γονιδίων. Παρέχοντας έναν ολοκληρωμένο χάρτη για το πού και τον τρόπο με τον οποίο τα κύτταρα διαβάζουν το γονιδίωμα τους, αυτή η τεχνική έχει μεγάλη υπόσχεση για το ξεκλείδωμα νέων γνώσεων σχετικά με τις θεμελιώδεις βιολογικές διεργασίες και την ενημέρωση της κατανόησης και της θεραπείας διαφόρων ασθενειών.