molpit
Login:
Password:
remember
PIT00322 Неменделевская родословная

В нашей модели CellBook определение наследования как перемешивания клеточных линий можно рассмотреть на интересном примере, взятом из недавней статьи

{Besseling2016} Judith Besseling, and Henrik Bringmann. Engineered non-Mendelian inheritance of entire parental genomes in C. elegans // Nature Biotechnology (2016). doi 10.1038/nbt.3643

в которой искусственно создано неменделевское наследование всего материнского или отцовского генома в Caenorhabditis elegans путем изменения структуры митотического веретена во время первого клеточного деления зиготы. Использование зародышевой специфической сверх экспрессии одного белка, сохраняющегося силовым регулятором микротрубочек GPR-1 [см ниже Redemann2011], позволило увеличивать силы, которые тянут полюсами веретена для преобразования одного биполярного митотического шпинделя до двух монопольных шпинделей. Это порождает два клеточных эмбриона, в которых одна клетка содержит только материнские хромосомы, а другая клетка содержит только отцовские хромосомы. В результате этого по мере развития эмбриона, каждая клетка животного, в том числе и зародышевые клетки, содержит генетический материал только одного из родителей в гибридном животном  F_1 . Потомство этих животных ( F_2 ) наследуют либо только  F_0 материнский или только  F_0 отцовские хромосомы, и ,таким образом, происходят только от одной из гамет их бабушек и дедушек.

Такую инженерию неменделевского наследования удалось сделать благодаря результатам статьи

{Redemann2011} Stefanie Redemann, Siegfried Schloissnig, Susanne Ernst, Andrey Pozniakowsky, Swathi Ayloo, Antony A. Hyman, and Henrik Bringmann. Codon adaptation-based control of protein expression in C. elegans // Nature methods 8 (3), 250-252 (2011). doi 10.1038/nmeth.1565

в которой представлен способ контролировать уровень белка нативной генетической регуляцией в Caenorhabditis elegans с помощью синтетических генов с адаптированными кодонами. Было обнаружено, что сила, действующая на шпинделе в C. elegans эмбрионов, связана с количеством регулятора G-белка GPR-1/2. Кодон-адаптированные версии любого C. elegans гена можно сконструировать с помощью веб-инструмента, или адаптера кодонов C. elegans, созданного авторами статьи [Redemann2011].

Яркое биологическое применение описано в недавней статье
{Frokjaer2016} Christian Frøkjær-Jensen, Nimit Jain, Loren Hansen, M. Wayne Davis, Yongbin Li, Di Zhao, Karine Rebora et al. An Abundant Class of Non-coding DNA Can Prevent Stochastic Gene Silencing in the C. elegans Germline // Cell 166 (2), 343-357 (2016). doi 10.1016/j.cell.2016.05.072

Основные моменты статьи
• Периодические, некодирующие ДНК могут предотвратить трансгены стохастического замалчивания в зародышах
• Некодирующие гены формируется геномным контекстом и гетерохроматиновыми доменами
• Кондиционирование активной ДНК может позволить клеткам отличать свои и чужие ген

Графическое резюме статьи

GrAbs (247Кб)
Некодирующие ДНК могут подавить стохастическое замалчивание генов в родословной (Germline) C. elegans. Клетки извлекают пользу от "глушения=замалчивания" чужеродных генетических элементов, но должны одновременно избегать инактивации собственных генов.
Хотя модификации хроматина и РНК способствуют поддержанию молчащих состояний, создание молчащих областей неизбежно отражает основную последовательность и/или структуру ДНК. Показано, что распространяющаяся некодирующая особенность ДНК в Caenorhabditis elegans, характеризуется 10 парами оснований периодических A_n/T_n-кластеров (PATCs), могут получить лицензию трансгенов для экспрессии родословной в репрессивных доменах хроматина. Трансгены, содержащие натуральные или синтетические PATCs устойчивы к эффектам положения, пестроты и стохастического замалчивания зародышевой линии (или родословной). Среди собственных генов, длина интронов и PATC фрагментов претерпевают кардинальные изменения, так как ортологи перейти от активного к репрессивному хроматину в течение эволюционного времени, что указывает на динамический характер A_n/T_n периодичности. Авторы статьи [Frokjaer2016] полагают, что PATCs составляют основу клеточной иммунной системы, выявляя некоторые собственные (эндогенные) генов в гетерохроматических контекстах как привилегированные, в то время как чужеродная ДНК может быть подавлена без требования клеточной памяти предшествующего воздействия.

Чем отличается менделевское и неменделевское наследования хорошо написал {Perkel2016} Jeffrey M. Perkel. Engineering Sexual Reproduction, Non-Mendelian Style (pdf, 360КБ) // BioTechniques 7/9/2016 "Половое перемешивание - это таинство, но то, что происходит дальше, строго говоря, не является генетическим процессом. Сперматозоид встречает яйцеклетку, наступает генетическое смешивание, и рождаются следующее поколения, несущие купажированые генетические признаки матери и отца. Этот процесс называется менделевским наследованием, и это путь организмов, размножающихся половым путем, от людей до плодовых мух и динозавров, воспроизводятся с незапамятных времен. Но, как выясняется, они не обязательно должны быть" - предваряет свой реферат [Perkel2016].

Peter Belobrov 08 Sep 2016 10:38
© International Open Laboratory for Advanced Science and Technology — MOLPIT, 2009–2021