Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra cách thức các protein cụ thể trong nhiễm sắc thể của giun đũa cho phép con cái của chúng tạo ra các thế hệ tế bào chuyên biệt sau này, một phát hiện gây sửng sốt làm đảo lộn suy nghĩ cổ điển rằng thông tin di truyền để biệt hóa tế bào chủ yếu ăn sâu vào DNA và các yếu tố di truyền khác.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra cách thức các protein cụ thể trong nhiễm sắc thể của giun đũa cho phép con cái của chúng tạo ra các thế hệ tế bào chuyên biệt sau này, một phát hiện gây sửng sốt làm đảo lộn suy nghĩ cổ điển rằng thông tin di truyền để biệt hóa tế bào chủ yếu ăn sâu vào DNA và các yếu tố di truyền khác.
Nhóm nghiên cứu của Đại học Johns Hopkins lần đầu tiên báo cáo về cơ chế mà một loại protein được gọi là histone H3 kiểm soát thời gian và cách thức phôi giun tạo ra cả tế bào đặc hiệu cao và tế bào đa năng, những tế bào có thể bật và tắt một số gen nhất định để tạo ra các loại cơ thể khác nhau. mô. Các chi tiết được công bố ngày hôm nay trong Science Advances .
Nghiên cứu mới có thể làm sáng tỏ cách đột biến liên quan đến các protein này ảnh hưởng đến các bệnh khác nhau. Ví dụ, ở trẻ em và thanh niên, histone H3 có liên quan chặt chẽ với các bệnh ung thư khác nhau.
Ryan J. Gleason, tác giả chính của nghiên cứu sau tiến sĩ cho biết: “Những đột biến này rất phổ biến ở các bệnh ung thư khác nhau, vì vậy hiểu được vai trò bình thường của chúng trong việc điều chỉnh số phận tế bào và khả năng biệt hóa của các mô có thể giúp chúng tôi hiểu tại sao một số đột biến lại phổ biến hơn ở một số bệnh nhất định”. đồng nghiệp sinh học tại Johns Hopkins. "Các histone mà chúng tôi đang xem xét là một số protein bị đột biến nhất trong bệnh ung thư và các bệnh khác."
(adv)
Histones là các khối xây dựng của chất nhiễm sắc, hỗ trợ cấu trúc của nhiễm sắc thể trong nhân tế bào. Trong khi histone H3 đặc biệt có nhiều trong các sinh vật đa bào như thực vật và động vật, thì các sinh vật đơn bào lại có rất nhiều biến thể H3 gần như giống hệt nhau. Đó là lý do tại sao các nhà khoa học cho rằng sự khác biệt về khẩu phần của H3 và biến thể của nó nắm giữ manh mối quan trọng trong bí ẩn về lý do tại sao các tế bào đa năng lại rất linh hoạt trong quá trình phát triển ban đầu.
Các nhà nghiên cứu tiết lộ rằng khi phôi giun tròn C. Elegans phát triển, việc tăng nồng độ H3 trong hệ thống của chúng đã hạn chế tiềm năng hoặc "độ dẻo" của các tế bào đa năng của chúng. Khi nhóm nghiên cứu thay đổi bộ gen của giun để giảm lượng H3, họ đã kéo dài thành công khoảng thời gian cho khả năng đa năng thường bị mất ở các phôi già hơn.
Gleason nói: “Khi các tế bào biệt hóa, bạn bắt đầu nhận được một trăm lần histone H3 được biểu hiện trong khoảng thời gian đó, điều này trùng khớp với quy định cụ thể của dòng dõi đó. "Khi bạn giảm lượng H3 trong quá trình tạo phôi, chúng tôi có thể thay đổi con đường phát triển bình thường để áp dụng các con đường thay thế của số phận tế bào."
Trong các tế bào đa năng, histone giúp bật và tắt một số gen nhất định để cam kết với các loại tế bào cụ thể, có thể là tế bào thần kinh, cơ hoặc mô khác. Được quy định chặt chẽ bởi histones, các gen hoạt động như một tiếng nói cho các tế bào biết cách phát triển. Mức độ im lặng hay ồn ào của một gen quyết định số phận của một tế bào.
Những phát hiện mới đến từ kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR, giúp nhóm nghiên cứu theo dõi vai trò của hai loại histone khi con cái của giun phát triển. Gleason cho biết CRISPR đã giúp các nhà khoa học dễ dàng hơn nhiều trong thập kỷ qua trong việc nghiên cứu các vấn đề cơ bản của việc thay đổi vật chất di truyền và phát hiện ra những gì nó gây ra đối với các đặc điểm của động vật, thực vật và vi khuẩn.
Mặc dù giun đũa C. Elegans cung cấp những hiểu biết sâu sắc hơn về cách thức các tế bào đa năng này phát triển, nhưng vẫn cần nghiên cứu thêm để tìm hiểu làm thế nào các histone cũng có thể làm nền tảng cho quá trình hình thành phôi ở người và động vật bao gồm hàng trăm loại tế bào, Xin Chen, Johns Hopkins, cho biết giáo sư sinh học và đồng điều tra viên.
Chen cho biết: “Mặc dù chúng tôi đang sử dụng loài sâu nhỏ này để thực hiện những khám phá này, nhưng thực sự phát hiện này không nên dành riêng cho một loài động vật nào”. "Thật khó để tưởng tượng những phát hiện này sẽ chỉ được áp dụng cho một histone hoặc một loài động vật, nhưng tất nhiên, cần phải thực hiện nhiều nghiên cứu hơn."
Nguồn Đại học Johns Hopkins
