Konkurss Inspireerib Jäsemete Taastumist

2023 Autor: Peter Bradberry | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-07-27 17:19

Genoomi järjestamise võistlus uuendab regeneratsiooni uuringuid.

Wei Zhu ja Gerald Pao tekkisid küsimused põhimehhanismide kohta, mis võimaldavad mõnel inimese ja looma rakul identiteeti muuta, muutudes pigem tüvirakkudeks. David M. Gardiner ja S. Randal Voss olid juba aastaid salamandri - olendi, kelle rakud võivad korduvalt morfoneeruda, uueks kehaosaks - saladused. Nii et kui tekkis võimalus andmete kogumiseks, mis võiks aidata kõiki nende erinevaid uurimisi, ühendasid need Californias ja Kentuckys asuvad teadlased oma ideed ja osalesid konkursil.

Nende pakkumine läks Roche Biosciencesile Palo Altos, Californias. Innukalt uue odava ja kiire DNA järjestamise tehnoloogia demonstreerimiseks korraldas Roche eelmisel aastal huvitavaid projekte otsiva konkursi, pakkudes esimest auhinda miljonist DNA aluspaarist. väärt tasuta järjestust. Pao ja Zhu, mõlemad Californias La Jollas asuva Salki bioloogiliste uuringute instituudi järeldoktorid, saatsid võitnud ettepaneku projekti kohta, mis kasutaks mitut tehnikat, et uurida, mis toimub molekulaarsel tasandil, kui salamandrirakud hakkavad kaotatud üles ehitama jäseme.

Küsimus pole oluline mitte ainult salamandrite jaoks, vaid ka selle mõistmiseks, kas inimesed saaksid kunagi sama feat teha, võib-olla pannes meie enda rakud tüveseisundisse tagasi pöörduma. Nüüd, kui kaastöötajad on osa oma andmetest sõelunud, annab serendipitous sekveneerimisprojekt mõlemale väärtuslikku informatsiooni tükke, elustades samal ajal salamandri regenereerimise uuringut.

Pao ja Zhu keskendusid amputeeritud salamandrijäseme koha rakkudes varajasele paranemisjärgule, uurides lõdvenevaid DNA-d, mis arvatavasti sisaldasid sisse lülituvaid geene. Selle materjali järjestamine näitas, et geenid, mis näiliselt osalevad raku regenereerimisprogrammi käivitamises, on ühed ja samad, mis on aktiivsed embrüonaalsetes tüvirakkudes, mis viitab sellele, et rakud on tagasi pöördunud primitiivsesse olekusse. "Meil on mitmeid väga huvitavaid kandidaatgeene, mis on põhimõtteliselt peaaegu eranditult idurakkudes aktiivsed," ütleb Zhu, "ja proovime määratleda nende funktsiooni."

"Loomulikult on eesmärk mõista, millised geenid on regeneratsiooni ajal sisse lülitatud, ja mõista rohkem protsessi," selgitab Zhu boss Tony Hunter. Oluline geenide välja selgitamine oleks siiski lihtsam, kui teadlased teaksid, milliseid geene salamander omab. Kahjuks märgib Hunter: "täielikku järjestust pole."

Seda seetõttu, et salamandri genoom on tohutu, "10 korda suurem kui inimese genoomi järjestus," osutab Hunter. Selle suurus on traditsiooniliste sekveneerimismeetodite kulude tõttu alati hirmutanud võimalikke sekveneerijaid, ütleb Kentucky ülikooli bioloog Voss, kes haldab Salamanderi salamandergeenide andmete hoidlat. Ta kasutas mõnda tasuta järjestamisauhinda suurte genoomitükkide lugemiseks, osaliselt selle üldise struktuuri uurimiseks. Tulemused näitasid, et salamandri geenid on organiseeritud sarnaselt inimese geenidele, kusjuures valke kodeerivad DNA lõigud on katkestatud mittekodeerivate lõikudega, mida nimetatakse introniteks. Salamandrites on intronid siiski tohutud ja täidetud korduvate järjestustega, mis aitab lõpuks selgitada genoomi erakordset suurust.

Rühm on katalooginud ka vastloodud geene, millel on ilmne vaste inimestel ja teistel selgroogsetel, mis on samm väljamõeldise suunas, kas mõni salamandritele ainulaadne võimaldab neil taastuda. "See, mida Roche võistlus tegi, viis meid veidi enam kui 1 000 axolotl [salamandri] geenist, mis olid selgelt inimgeenide ortoloogid, kuni nüüd on meil 10 000," ütleb Gardiner California ülikoolist Irvine. "See pole kõik need, kuid see on kvanthüpe."

Sekveneerimispreemiast välja tulnud ahvatlevad pisipildid on iga uurijale iha rohkem. Pao ja Zhu arvavad, et salamandrite edasised molekulaarsed uuringud võivad anda ülevaate näiteks embrüonaalsete tüvirakkude universaalsematest mehhanismidest. Pärast seda, kui näeme, mida on võimalik saavutada odavama sekveneerimistehnoloogiaga, arvab Gardiner, et projekt alustab salamandri regenereerimise uurimistöös uut molekulaarset ajastut, mis on tema sõnul traditsiooniliste bioloogiatehnikate abil jõudnud ummikusse.

"Roche tuli kaasa ja see oli nagu haldja-ristiema, kes puistas haldjatolmu," märgib Gardiner, "ja nüüd saame kasutada bioinformaatika kogukonnas saadaolevaid tööriistu."