DNA je dulezitá pro pochopení genomu

V roce 2003 vedci dokoncili mapování lidského genomu - urcili celou radu genetických dopisu, které tvorí nasi DNA. Nyní vsak víme, ze sekvencní mapování pouze cástecne vysvetluje, jak funguje genom a ze zpusob, jakým je DNA slozena a zabalena do chromozomu, je také dulezitá.
Vedci se podrobne zabývali tím, jak je celá mysí DNA slozena do chromozomu a které oblasti prednostne interagují navzájem.

V posledním desetiletí studie prostorové architektury chromozomu odhalují, ze jsou rozdeleny do "topologických domén" - úseku DNA, které jsou ve vzájemném kontaktu casteji nez jejich sousedé v sekvencní mape genomu.

Predstavte si napríklad sekvencní mapu DNA jako dlouhý náhrdelník korálku. Kdyz natáhnete náhrdelník kolem ruky, nekteré korálky, které jsou vzdálene od sebe podél náhrdelníku, se priblízí.

Je zrejmé, ze skládání a balení DNA do chromozomu, které se vejde do jádra bunky, není jen otázkou úcinnosti. Chromozomy jsou vysoce strukturované komplexy DNA a proteinu, které jsou organizovány tak, aby umoznovaly prístup k expresi genu a zpracování DNA.

Nyní se objeví nový clánek publikovaný v casopise Molecular Systems Biology uvádí, jak mezinárodní tým vytvoril komplexní 3D mapy prostorové organizace genomu mysi, od embryonálních kmenových bunek po plne vyvinuté neurony.

Vedci z Nemecka, Itálie, Kanady a Velké Británie se domnívají, ze tyto mapy pomohou urcit geny, které se podílejí na dedicných onemocneních.

3D mapy genomu mysi ukazují interakci mezi doménami

Vedoucí studie Ana Pombo, profesorka z Max Delbrückova centra v Berlíne-Buchu v Nemecku, kde vede skupinu, která studuje vztah mezi genovou aktivitou a sklápením DNA, vysvetluje dulezitost 3D organizace DNA:

"Komplexní prostorové skládání DNA chromozomu rídí aktivitu genu."

Mykotický genom obsahuje 20 páru chromozomu, z nichz kazdý je obsazen v jádru kazdé bunky vysoce usporádaným zpusobem.

Pred novou studií byly znalosti o architekture genomu mysi omezeny na prostorovou strukturu v topologických oblastech a kolem nich. To ale nevysvetluje, jak se vzájemne ovlivnují domény a zda jsou tyto interakce dulezité pro funkci genu, poznamenávají výzkumní pracovníci.

Pro jejich studium se tým podrobne zabýval tím, jak je celá mysí DNA slozena v chromozomech a které oblasti prednostne vzájemne ovlivnují.

Jako model zkoumali vývoj mysího neuronu, od jeho pocátku jako embryonální kmenové bunky, skrze stadium progenitorových bunek az do jeho konecné fáze jako diferencovaného neuronu.

Pro kazdou z techto fází vývoje bunek analyzovali interakcní mapy - mapy nazvané "Hi-C data" - které ukazují, které oblasti skládané DNA jsou ve vzájemném kontaktu uvnitr kazdého chromozomu.

"Regiony s podobnými funkcními vlastnostmi se navzájem dotýkají"

Pomocí datového prístupu Hi-C tým vybudoval matrici kontaktu pro kazdý z 20 chromozomu ve vsech trech bunecných stádiích mysího neuronu.

Výsledky ukazují, ze chromozomové domény sestávají z vetsích "meta-domén", jejichz skládání není náhodné - dulezité zjistení studie, jak vysvetluje prof. Pombo:

"Ruzné oblasti chromozomu se spojují, protoze mají neco spolecného. Regiony s podobnými funkcními vlastnostmi se navzájem dotýkají, napríklad geny, které jsou aktivní nebo jsou regulovány stejným mechanismem."

Ríká, ze je to poprvé, co bylo schopno ukázat, ze probíhají specifické kontakty mezi doménami, které v chromozomech postupne lezí hodne od sebe.

Tým reprezentuje tuto interakci jako stromovou hierarchii domén, která ukazuje, které oblasti jsou ve vzájemném kontaktu.

Kdyz srovnávali stromové diagramy trí fází vývoje neuronu - embryonální kmenové bunky, progenitorové bunky a diferencované bunky - zjistili, ze vetsina kontaktu s dlouhým dosahem pretrvává, ale ostatní regiony vytvorily nové kontakty zalozené na spolecných rysech.

Jeden z prvních autoru studie, Dr. Markus Schüler, výzkumný pracovník skupiny Profbo Pombo, ríká:

"Zmeny v genové aktivite korelují se zmenami v prostorové organizaci."

Hlubsí porozumení genetickým prícinám onemocnení

Tým verí, ze jejich mapa kontaktu pomuze nalézt príciny genetických onemocnení. Napríklad by mohlo pomoci zmapovat zmeny struktury chromozomu, které hrají roli v rakovine, nebo by mohlo pomoci identifikovat geny za vrozenými stavy.

Zatímco takové objevy jiz byly ucineny v tom smyslu, ze byly rozpoznány príslusné geny, s jakými mapami 3D kontaktu bude pomáhat pochopit povahu spojení mezi genem a chorobou.

Mohlo by to být napríklad to, ze je spíse interakce nez samotný gen, který se stal nefunkcním.

3D mapy nabízejí moznost podívat se nejen na gen, ale i na dalsí oblasti DNA, s nimiz je gen v kontaktu.

Prof. Pombo uzavírá:

"Nase mapy zvysují pocet cílu na DNA, které by mohly být ovlivneny jednou mutací."

Tým v Berlíne nyní plánuje pouzívat mapy ke studiu onemocnení kostí a neurologických poruch, jako je autismus.

Dríve v tomto roce, Zdravotní novinky dnes hlásili, jak skupina z jiného výzkumného centra v Nemecku zjistila, ze bunky kompaktují DNA, kdyz jsou hladovány kyslíkem a zivinami. Tento hladomor hlad je viden v mnoha dnesních bezných onemocneních, jako je srdecní infarkt, mrtvice a rakovina.

Parkinsonova choroba vakcíny Lidské vysetrení

První lidská studie o prícine vakcíny proti Parkinsonové chorobe byla zahájena. Pojem PD01A se zameruje na protein - alfa-Synuclein - coz odborníci ríkají, ze zpusobují nástup a vývoj této nemoci. Fáze I zkousky provádí AFFiRiS AG, rakouská farmaceutická spolecnost. Spolecnost doufá, ze vakcína muze poskytnout prícinnou lécbu Parkinsonovy choroby.

(Health)

Je to srdecní záchvat nebo pálení záhy?

Obsah Srdecní záchvat Pálení záhy Rozdíly Kdy volat lékare Lécba srdecního záchvatu Lécba pálení záhy Kazdý, kdo se obává bolesti na hrudníku, by nemel cekat na naléhavou lékarskou péci. Meli by zavolat okamzitou sanitku, zvláste pokud je bolest nevysvetlitelná, náhlá nebo závazná.

(Health)