Исследователи открывают клеточную структуру, которая играет роль в эпигенетическом наследовании

Исследователи обнаруживают клеточную структуру, которая играет роль в эпигенетическом наследовании
                Ученые изучили структуру из трех капель, которая, помеченная флуоресцентным красителем, напоминает им о Гринче доктора Сьюза в шляпе Санты. Предоставлено: лаборатория Кеннеди.

Мы много знаем о том, как гены передаются от родителя к ребенку, но ученые до сих пор выясняют, как так называемая эпигенетическая информация — инструкции о том, какие гены включать и выключать — передается из поколения в поколение.
                                                                                       

Используя крошечного червя Caenorhabditis elegans, простую и мощную модель для раскрытия фундаментальных основ эпигенетического наследования, ученые и коллеги из Гарвардской медицинской школы только что обнаружили два новых белка, способствующих этому процессу.

«У нас есть фантастический пример эпигенетического наследования, который, по нашему мнению, внесет важный вклад в эту область», — сказал Скотт Кеннеди, профессор генетики Филиппа и Айи Ледер в HMS и старший автор исследования, опубликованный онлайн 16 мая. в <я> Природа.

Продолжая исследование, исследователи обнаружили, что белки образуют невиданную ранее мембранную каплю жидкости в цитоплазме клетки, которую команда окрестила Z-гранулой.

Z-гранула взаимодействует с двумя ранее идентифицированными каплями неожиданным образом, который не только освещает некоторые этапы, ведущие к эпигенетическому наследованию, но также дает новое понимание того, как жидкости могут вести себя в других жидкостях.

«Интересно видеть, как три капли жидкости образуются в четвертой жидкости, образуя упорядоченные конфигурации и не смешиваясь друг с другом — это довольно дико по ряду причин», — сказал Кеннеди.

Кеннеди и его коллеги подозревают, что капельки помогают организовать процесс принятия решения о том, какие гены экспрессировать, позволяя превращать только определенные РНК в белки.

Генный экран

Исследователи начали с поиска генов, необходимых для передачи эпигенетической информации от взрослого C. elegans к его потомству. Они обнаружили два, которые не были вовлечены раньше.

Гены делают белки ZNFX-1 сокращенным от «цинкового пальца NFX1-типа, содержащего 1», а WAGO-4 — сокращенным от «черве-специфичного аргонавтового белка 4».

            Исследователи обнаруживают клеточную структуру, которая играет роль в эпигенетическом наследовании
                WAGO-4, показанный зеленым цветом, концентрируется в клетках зародышевой линии вверху, а не в соматических клетках или обычных клетках тела, снизу. Предоставлено: лаборатория Кеннеди.

Оба белка связываются с РНК, цепочками генетической информации, которые управляют многими явлениями, связанными с эпигенетическим наследованием.

Мечение ZNFX-1 и WAGO-4 флуоресцентными молекулами показало, что они почти полностью расположены в клетках зародышевой линии, что приводит к образованию сперматозоидов и яйцеклеток. Это еще больше повысило уверенность ученых в том, что белки участвуют в наследовании.

Динамика капель

Исследователи наблюдали, как C. elegans развивается из оплодотворенной яйцеклетки до взрослого, и обнаружили, что ZNFX-1 и WAGO-4 начинают жизнь как часть капли, называемой P-гранулой.

Это имело смысл для команды; Известно, что P-гранулы представляют собой червеобразную версию капель, обнаруживаемых в половых клетках разных видов животных, включая человека.

P-гранулы и другие жидкие органеллы, также называемые жидкоподобными конденсатами, заинтриговывают ученых, потому что их назначение загадочно и потому, что они остаются отличными от цитоплазмы, даже если у них нет мембраны.

«Там нет сумки, скрепляющей их», сказал Кеннеди. «Это как капля масла в воде, за исключением того, что они не сделаны из масла».

Что удивило Кеннеди и его коллег, так это то, что по мере созревания червей ZNFX-1 и WAGO-4 выпадали из гранулы P и образовывали собственную каплю Z-гранулы. Гранулы P и Z каким-то образом слипались друг с другом, не сливаясь.

«Они сидят рядом друг с другом и не уплывают», — сказал Кеннеди. «Как они это делают? И почему?»

Пока команда продолжала наблюдать, третья капля, ранее обнаруженная учеными ГМС в Массачусетской больнице общего профиля и называемая очагами мутатора, сформировалась и присоединилась к скоплению таким же озадачивающим образом.

            Исследователи обнаруживают клеточную структуру, которая играет роль в эпигенетическом наследовании
                Z гранулы, показаны зеленым, окунь на краю ядер клеток, обозначен красным. Предоставлено: лаборатория Кеннеди.

Порядок операций

С каждой гранулой, флуоресцентно маркированной, трехсторонняя структура напоминала Кеннеди о снежном человеке или Гринче доктора Сьюза на Рождество: зеленая голова с P-гранулами в красной шляпе с Z-гранулами и белой помпоной из M-гранул.

Тот факт, что гранулы образуются в определенном месте в пределах C. elegans и в определенном порядке по отношению друг к другу во время эмбрионального развития, подсказывает Кеннеди, что все собрание генетически запрограммировано, а не случайно.

Дополнительные сведения о назначении гранул лежат в их расположении в клетке: они усаживаются на ядерную мембрану рядом с порами, где появляются РНК.

Прежде чем эти РНК полностью войдут в цитоплазму для трансляции в белки, «они должны пройти через эту фалангу гранул, вероятно, в определенном порядке», — сказал Кеннеди.

Благодаря этой договоренности исследователи заподозрили, что Z-гранула принимает решения об обработке РНК, а затем записывает эти решения для будущих поколений.

«Гранулы действуют как сита или привратники, спрашивая:» Должен ли я выразить вас? Хочу ли я, чтобы вы стали белком? » и «Хочу ли я, чтобы мои дети помнили, что вы должны или не должны стать белком?», — сказал Кеннеди.

В целом, структура из трех капель может помочь организовать поток инструкций по выработке белка из ядра в цитоплазму, считают авторы.

«Выражение гена невероятно сложно. Это может быть система, по которой вы его заказываете, поэтому A происходит раньше, чем B происходит раньше C», — сказал Кеннеди.

Исследователи подозревают, что есть еще как минимум две капли, которые еще не определены окончательно, что сделает структуру еще более сложной.

«Эта система C. elegans является мощной, потому что мы готовы выяснить точную роль этих капелек и проверить, необходимы ли они для эпигенетического наследования», — сказал Кеннеди./p>

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *