Исследователи определенно исследовали роль так называемого LINE1 (L1) элементы, самая богатая семья ретротранспозона у млекопитающих.* «Мы уже знали, что элементы L1 были высоко выражены в раннем embryogenesis и таким образом, мы хотели знать, важна ли эта транскрипция на событиях, проходящих в раннем эмбрионе,» говорит профессор доктор Мария Элена Торрес-Падилья, которая возглавила исследование. Она – директор Института Эпигенетики и Стволовых клеток (IES) в Гельмгольце Центруме Мунхене и преподавателе Биологии Стволовой клетки в Мюнхенском университете Людвига-Максимилиана (LMU).
«Очень важный для развития эмбриона»Исследуя выражение L1 в экспериментальной модели, исследователи наблюдали пик, когда эмбрион состоит только из 2 клеток, сопровождаемых уменьшением в выражении к тому времени, когда эмбрион свойственен матке матери.
Эти стадии крайне важны для успешной беременности. Чтобы понять важность элементов L1, они использовали искусственно разработанные транскрипционные факторы (РАССКАЗ для транскрипции подобный активатору исполнительный элемент), чтобы предотвратить или способствовать выражению L1 в эмбрионах. «Мы нашли так слишком много, или слишком мало выражения L1 заставило развитие останавливаться,» объясняет доктор Джоанна Джечович (IES), первый автор статьи. «Это означает, что точный выбор времени и уровень выражения ретротранспозона очень важны для развития эмбриона».
Неожиданно, ученые показали, что механизм позади этого регулирования был независим от кодирующей природы расшифровки стенограммы и retrotransposition, то есть, способности этих элементов ‘подскочить’ к другим частям генома. Исследователи вместо этого обратили свое внимание к хроматину **.
Используя их технический подход, исследователи показали, что выражение L1 заставило хроматин быть более открытым, в то время как остановка выражения L1 заставила хроматин быть более плотно упакованным.«Эти результаты определяют новую роль для ретротранспозонов в формировании хроматина ‘пейзаж’, необходимый для ранней программы развития», объясняет Торрес-Падилья. «Ранее предполагалось, что активация ретротранспозонов была просто побочным эффектом реконструкции хроматина, происходящей после того, как оплодотворение, процесс назвал эпигенетическое перепрограммирование. Наше исследование демонстрирует, что у элементов L1 есть определенная роль в регулировании доступности хроматина, которая в свою очередь необходима для правильной программы развития, чтобы произойти. Это исследование чрезвычайно значительное в назначении роли к большой сумме генома млекопитающих в очень ранних стадиях жизни».
В будущем ученые хотели бы исследовать этот процесс далее и заняться расследованиями, есть ли у других взаимозаменяемых элементов подобные функции. «Полная цель нашего исследования состоит в том, чтобы понять процессы, происходящие в раннем эмбрионе,» добавляет Торрес-Падилья. «Это – очень захватывающий этап развития, потому что все типы клетки тела явятся результатом единственной клетки, существующей после оплодотворения». Это особенно важно для области регенеративной медицины, которая стремится создавать различные типы клетки и органы в чашке Петри для терапевтического использования.
Дополнительная информация* Термин «ретротранспозоны» относится к классу взаимозаменяемых последовательностей ДНК, который структурно очень похож на ретровирусы. Как их родственники, эти элементы в состоянии подскочить к другим частям генома. ЛИНИЯ акронима обозначает длинные вкрапленные ядерные элементы. Элементы L1 составляют приблизительно 17 процентов генетического материала в людях и до 40 процентов у других млекопитающих.
** Хроматин – генетический материал (ДНК) вместе с белками, что пакет и организует его. После оплодотворения экстенсивно реорганизован хроматин, который особенно интересен, потому что плотность, с которой упакован хроматин, определяет, могут ли определенные гены быть расшифрованы или нет.
Фон:Идентифицируя активацию ретротранспозона как один потенциальный механизм, позволяющий открытость хроматина, эта работа открывает проспекты, чтобы управлять доступностью хроматина в контексте перепрограммирования клетки, говорят исследователи. Недавно, исследователи стволовой клетки в Гельмгольце Центруме Мунхене показали, что динамические изменения в подтипе Гистонов (H1) выражение и локализация связаны с модернизацией хроматина и могли бы быть очень важными для переходов в структуре хроматина во время перепрограммирования.
Эти наблюдения также обеспечивают новое понимание изменений хроматина, лежащих в основе эпигенетического перепрограммирования, и прокладывают путь к лучшему пониманию механизмов позади totipotency и учреждения определенных эпигенетических государств.