Salk 연구원은 초기 인간 발달을 모방하는 줄기 세포의 후성 유전체학을 차트로 작성합니다.

Salk 연구원은 초기 인간 발달을 모방하는 줄기 세포의 후성 유전체학을 차트로 작성합니다.

공동 연구는 질병과 부상을 치료하기 위해 줄기 세포를 사용하는 데 장애물을 극복하는 데 도움이 될 것입니다.

LA JOLLA, CA—과학자들은 집합적으로 "후생유전학"으로 알려진 제어 메커니즘이 인간 발달에 중요한 역할을 한다는 것을 오랫동안 알고 있었지만, DNA에 있는 이 추가 생화학적 지침의 변경이 발달에 어떻게 기여하는지 정확히 알지 못했습니다.

이제 개발 중에 발생하는 후생유전학적 변화에 대한 최초의 포괄적인 분석에서 Salk Institute for Biological Studies의 여러 과학자를 포함하여 여러 기관의 과학자 그룹이 주요 후성유전학적 마커의 변형이 인간 배아 줄기세포로 분화할 때 어떻게 영향을 미치는지 발견했습니다. 신체의 특수 세포. 연구 결과는 9년 2013월 XNUMX일 세포.

"우리의 연구 결과는 인간 발달 초기에 발생하는 과정과 줄기 세포가 전문화된 세포로 분화되는 과정을 이해하는 데 도움이 됩니다. 조셉 R. 에커, 교수이자 Salk's 이사 식물분자세포생물학 연구실 유전학에서 Salk 국제 협의회 의장의 소유자입니다.

조셉 R. 에커
식물분자세포생물학 연구실
Howard Hughes Medical Institute 및 Gordon and Betty Moore 재단 조사관
Salk International Council 의장 in Genetics

이미지: Salk Institute for Biological Studies 제공

과학자들은 DNA에 암호화된 유전자 발현 프로그램이 조절 유전자에 결합하고 환경 신호에 반응하여 유전자 발현을 조절하는 단백질에 의해 수행된다는 사실을 확립했습니다. 증가하는 증거는 이제 이 과정의 유지가 DNA 메틸화 및 염색질 변형, 세포가 배아 줄기 세포에서 특정 조직으로 분화하고 분화할 때 유전자 발현을 변경하는 생화학적 과정과 같은 후생유전학적 표지에 의존한다는 것을 보여줍니다. 총체적으로 후성유전체(epigenome)로 알려진 후생유전학적 변형(Epigenetic modification)은 DNA 알파벳(ATCG)의 문자를 변경하지 않고 어떤 유전자가 켜지거나 꺼지는지 제어하여 유전자가 세포 기계를 제어하는 ​​방법을 미세 조정할 수 있는 추가 도구를 세포에 제공합니다.

그들의 연구에서 미국 전역의 몇몇 저명한 연구 기관의 Salk 연구원과 공동 작업자는 특정 세포 유형으로 발전하기 전과 후에 세포의 초기 상태를 조사했습니다. 현재까지 가장 널리 연구된 줄기 세포주인 H1 인간 배아 줄기 세포인 단일 세포 유형으로 시작하여 팀은 발달에서 다른 세포 상태까지 세포의 후생유전체를 추적하여 한 상태에서 후생유전학적 표지의 변화 역학을 살펴보았습니다. 다른 사람에게. 정상적인 발달에 필수적인 과정인 메틸화되었습니까, 아니면 메틸화되지 않았습니까? 발생하는 동안 세포는 어떻게 되었습니까? 세포 계통에서 어떤 조절 과정이 일어났습니까?

과학자들은 다른 유전자의 활동을 제어하는 ​​조절 유전자를 활성화하는 DNA 부분이 이러한 조절 유전자가 활성화되는 시기에 따라 DNA 알파벳 문자, 특히 "C"와 "G"의 양이 다른 경향이 있음을 발견했습니다. 개발 중에 켜집니다. 또한 초기 발달을 제어하는 ​​조절 유전자는 일반적으로 CG가 풍부하고 메틸화로 알려진 후생유전학적 변형이 없는 메틸화 계곡(DMV)이라고 하는 DNA 영역에 위치하는 경우가 많습니다. 결과적으로, 이 유전자들은 또 다른 후생유전학적 메커니즘에 의해 조절되어야 하는데, 저자들은 염색질 변형이라고 하는 화학적 변화라는 것을 발견했습니다. 크로마틴은 유전자 발현을 제어하는 ​​데 도움이 되는 세포 핵의 물질(DNA 및 단백질) 덩어리입니다.

한편, 조직 유형이 이미 결정된 더 성숙한 세포에서 활성화되는 유전자는 CG가 불량하고 DNA 메틸화에 의해 조절되는 경향이 있습니다. 결과는 뚜렷한 후생유전학적 메커니즘이 배아 줄기 세포 분화의 초기 및 후기 상태를 조절한다는 것을 시사합니다.

하워드 휴즈 의학 연구소(Howard Hughes Medical Institute)이자 고든 앤 베티 무어 재단(Gordon and Betty Moore Foundation) 조사관이기도 한 에커(Ecker)는 “줄기 세포가 어떻게 별개의 세포 유형으로 분화되는지에 대한 후성유전학적 연구는 동물의 초기 발달을 이해하는 좋은 방법입니다. “만약 우리가 이 세포들의 계통이 어떻게 시작되는지 이해한다면, 우리는 분화 과정에서 어떤 것이 옳고 그른지 이해할 수 있습니다. 이것은 매우 기초적인 연구이지만 다양한 치료를 위한 양질의 세포 유형을 생산할 수 있다는 의미가 있습니다.”

예를 들어, Ecker 연구실의 대학원생인 Matthew Schultz는 "발달이 정상적으로 진행되는 방식을 이해하면 그 과정을 되돌리고 정상적인 성인 세포를 줄기 세포로 전환하여 조직을 재생하는 방법에 대한 단서를 얻을 수 있습니다."라고 말합니다.

이번 발견이 도움이 될 수 있는 분야 중 하나는 종양 발달 연구입니다. 정상 조직에서 DMV는 메틸화되지 않지만 암, 특히 유방암, 결장암 및 폐암에서는 과메틸화되어 DNA 메틸화 기계의 변경이 종양 발달을 돕는 중요한 메커니즘일 수 있음을 시사한다고 Ecker는 말합니다. 그는 이 과정을 더 잘 이해하려면 추가 조사가 필요하다고 말했습니다.

이 연구의 다른 연구원은 Salk Institute의 Matthew D. Schultz, Ryan Lister, Joseph R. Nery, Mark A. Urich 및 Huaming Chen이었습니다. Wei Xie, Nisha Rajagopal, R. David Hawkins, Danny Leung, Lee Ah Young, Audrey Kim, Samantha Kuan, Chia-an Yen, Sarit Klugman, Lee E. Edsall, Ulrich Wagner, Yan Li, Zhen Ye 및 Bing Ren Ludwig Institute for Cancer Research; Morgridge Institute for Research의 Zhonggang Hou, Shulan Tian, ​​Scott A. Swanson, Jiuchun Zhang, Pengzhi Yu, Nicholas E. Propson, Jessica E. Antosiewicz-Bourget, Ron Stewart 및 James A. Thomson; Pradipta Ray Ashwinikumar Kulkarni, Zhenyu Xuan, Wen-Yu Chung, Michael Q. Zhang(댈러스 소재 텍사스 대학교); John W. Whitaker, Hongbo Yang, Tao Wang, Yun Zhu, Neil C. Chi, University of California, San Diego의 Wei Wang; 위스콘신 대학교의 Kran Suknuntha와 Igor Sluvkin.

이 연구는 국립보건원 에피게놈 로드맵 프로젝트 밸리 국립 심장, 폐 및 혈액 연구소및 미국 심장 협회 (American Heart Association).

소크 연구소 소개
Salk Institute for Biological Studies는 세계적으로 유명한 기초 연구 기관 중 하나로, 국제적으로 유명한 교수진이 독특하고 협력적이며 창의적인 환경에서 근본적인 생명 과학 문제를 조사합니다. 발견과 미래 세대의 연구원 멘토링 모두에 초점을 맞춘 Salk 과학자들은 신경 과학, 유전학, 세포 및 식물 생물학 및 관련 분야를 연구하여 암, 노화, 알츠하이머, 당뇨병 및 전염병에 대한 이해에 획기적인 기여를 합니다.

교수진의 업적은 노벨상 및 국립 과학 아카데미 회원을 포함하여 수많은 영예로 인정되었습니다. 1960년 소아마비 백신 개척자인 Jonas Salk, MD가 설립한 이 연구소는 독립적인 비영리 조직이자 건축학적 랜드마크입니다.