研究生成“全面”列表维护生殖细胞所需的基因转座子

两个调查小组由Gregory教授领导Hannon冷泉港实验室(3)今天发布的研究显示许多未知的先天系统的一个组件,它维护生殖细胞——跨代遗传的运营商——从转座因子的破坏遗传元素。

当激活时,这些麻烦的DNA片段,也叫做跳跃基因或转座子,可以复制和随机插入自己的整个染色体。在精子和卵子细胞的增殖转座子尤为严重,造成严重的后代发育障碍以及不育。在经历漫长的进化,复杂有机体发展的手段捍卫他们的生殖系基因转座子,主要通过一系列机制,科学家称之为piRNA通路。

在动物身上,这个途径涉及到家庭的蛋白质-蛋白质叫做匹威结合各种叫Piwi-interacting RNA的小RNA分子,或piRNAs。自2006年发现piRNAs以来,科学家们一直试图理解它们是如何创建的,以及他们如何做必要的工作丰富的压抑转座子——尽管在几乎每一个物种的基因组通常不活跃。

piRNA通路中的一些重要球员是已知的,但大多数依然神秘。“这就是为什么我们实验室的两项新研究很重要,”Hannon说,他也是霍华德•休斯医学研究所的研究员。“我们发现许多基因对于piRNA通路的本征函数,并详细考察了其中一些。“工作进步的知识的途径是如何工作的,并提供了其他研究的基础充实的机制。

“这是一个重大的一步,我们的目标获得的蓝图重建一个完整的操作piRNA transposon-silencing机械在实验室里,“根据Felix Muerdter,博士生,加入三个其他科学家在Hannon实验室——Drs。本杰明捷克,乔纳森•Preall和鸽子Guzzardo——进行实验和与人合写的新文件。

能够组装机械活跃在抑制转座子将是前所未有的详细地了解我们的细胞,更广泛地说,选择性地检测和基因沉默。这些知识将扮演一个角色在寻找新的方法来治疗复杂疾病涉及基因功能障碍,从癌症到精神分裂症。

两个Hannon团队执行他们的果蝇实验,具有所有的人类的生殖系国防的基本元素,由于现象,保护生物学家调用序列。它是一种自然的保护跨物种生活的最重要的机制。

两个团队,不同的细胞类型

两Hannon实验室团队使用相同的细致的发现新的piRNA路径组件,尽管在不同的细胞中。捷克,Preall及其组织与女性生殖细胞;Muerdter Guzzardo专注于滤泡细胞,发现在女性卵室,但来自体细胞——有机体的细胞类型,包括所有的性细胞。

两组进行RNA干扰(RNAi)屏幕对大量基因的细胞类型进行了研究。这些屏幕使用小分子rna“击倒”的特定基因的活性。捷克和Preall组撞倒了所有8000个基因表达的飞卵巢,一次一个。Muerdter Guzzardo撞倒了所有13900个基因在基因组以类似的方式飞行。这些实验的目的是看看发生在转座子水平不再当单个基因功能。

在两组中,屏幕识别了几十个基因的缺失是影响转座子镇压。两组后选择一个或两个基因在屏幕的可拆卸的转座子扩散最有效的影响。Muerdter和Guzzardo压迫引起的一个名叫阿斯泰里克斯的基因,他们水平的一个转座子叫吉普赛飙升。但如何?

如何压抑的吉普赛

吉普赛DNA表达时,它开始产生RNA”消息,“转座子的初步一步扩散过程。asterix基因撞倒时,这正是所发生的事情。“通常,匹威蛋白,形成一个复杂的小RNA,可以识别这个RNA序列信息,“Guzzardo解释道。“当piRNA发现序列,它高度和转录的过程停止。”

新的工作表明为什么:附件piRNA的吉普赛的消息引起组蛋白- DNA蛋白质包吉普赛承担化学修改(称为H3K9 trimethylation标志),标记它为“沉默。“DNA由基因表达机械无法访问;因此,吉普赛保持静止状态。

没有阿斯泰里克斯,呈现吉普赛沉默不在标签,吉普赛基因从而成为访问机械在细胞核中开始抄写。现在转座子可以增殖。

捷克和Preall,做类似的工作只在卵巢,发现一些相同的基因是活跃在抑制转座子在这些细胞中,从而使清楚他们的组件现在可以被称为“核心piRNA通路。“飞卵巢,更多的转座子——80年到100年——可能比在卵泡和其他体细胞被激活,相应数量的20到30左右。出于这个原因,piRNA女性生殖系细胞是更复杂的机制,涉及更多的基因,可能更多配件蛋白质在转座子压制过程中,根据捷克。

“我们的屏幕已经识别出一组基因转座子抑制女性卵巢的飞,”捷克说。“我们兴奋产生什么似乎是一个详尽的列表piRNA途径的核心组件,并希望这马刺进一步发现在其他实验室。我们的下一个任务是区分通路成员参与生成piRNAs从那些我们称之为的效应器,并最终使光的分子机制piRNA生物起源和效应功能。”