I ricercatori dell’Università della California, San Diego, hanno prodotto un atlante della cromatina unicellulare del genoma umano. La cromatina è un complesso di DNA e proteine ​​presenti nelle cellule eucariotiche. Le regioni della cromatina degli elementi regolatori dei geni chiave appaiono in configurazioni aperte all’interno di nuclei cellulari specifici. L’identificazione accurata delle regioni accessibili della cromatina nelle cellule di diversi tipi di tessuti umani sarà un passo fondamentale verso la comprensione del ruolo degli elementi di regolazione genica (DNA non codificante) nella salute o nella malattia umana.

I risultati sono stati pubblicati online nel numero del 12 novembre 2021 di cella di prigione.

Per gli scienziati, il genoma umano, noto come il “libro della vita”, è per lo più non scritto. O almeno non letto. Mentre la scienza ha messo un famoso numero (approssimativo) di tutti i geni codificanti proteine ​​necessari per costruire un essere umano, vicino a 20.000+, questa stima non inizia davvero a spiegare esattamente come funziona il processo di costruzione o, nel caso di malattia, potrebbe andare storto.

ha affermato Ping Ren, PhD, direttore del Genetics Center, professore di medicina cellulare e molecolare presso la University of California San Diego School of Medicine e membro del Ludwig Institute for Cancer Research presso la UCSD.

“Uno dei motivi principali è che la maggior parte delle sequenze di DNA umano, oltre il 98 percento, sono codificanti non proteici e non abbiamo ancora un libro di codici genetici per sbloccare le informazioni incorporate in queste sequenze”.

In altre parole, è un po’ come capire i titoli dei capitoli ma con il resto delle pagine lasciate bianche.

Gli sforzi per riempire gli spazi vuoti sono ampiamente riportati in uno sforzo internazionale in corso chiamato Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) e includono il lavoro di Ren e colleghi. In particolare, hanno studiato il ruolo e la funzione di cromatina, che è un complesso di DNA e proteine ​​che compongono i cromosomi all’interno dei nuclei cellule eucariotiche.

Il DNA porta le istruzioni genetiche per la cellula. Le proteine ​​chiave nella cromatina, chiamate istoni, aiutano ad assemblare strettamente il DNA in una forma compatta che si adatta al nucleo cellulare. (C’è circa sei piedi di DNA nascosto in ogni nucleo cellulare e circa 10 miliardi di miglia di distanza in ogni corpo umano.) I cambiamenti nel modo in cui la cromatina assembla il DNA sono collegati alla replicazione del DNA e all’espressione genica.

dopo, dopo Lavorare con i topiRen e collaboratori hanno rivolto la loro attenzione a un atlante unicellulare di cromatina nel genoma umano.

Hanno applicato i test a più di 600.000 persone cellule Sono stati campionati 30 tessuti umani adulti da più donatori e queste informazioni sono state quindi combinate con dati simili provenienti da 15 tipi di tessuto fetale per rivelare lo stato della cromatina a circa 1,2 milioni di filtri cis.elementi organizzativi in 222 diversi tipi di cellule.

Il coautore dello studio Sebastian Presel, PhD e condirettore di Single Cell Genomics presso l’UC San Diego Center for Epigenomics, un centro di ricerca collaborativo che ha condotto i test, ha affermato.

Gli elementi regolatori cis sono regioni di DNA non codificante che regolano la trascrizione (copia di una porzione di DNA in RNA) di geni vicini. La trascrizione è il processo di base che trasforma le informazioni genetiche in azioni.

“Gli studi nell’ultimo decennio hanno dimostrato che le variazioni della sequenza del DNA non codificante sono un fattore importante per i tratti poligenici e le malattie negli esseri umani, come il diabete, il morbo di Alzheimer e le malattie autoimmuni”, ha affermato il coautore dello studio Kyle J. Gulton, Ph.D., assistente professore nel dipartimento di pediatria presso l’Università della California, San Diego School of Medicine.

“Un nuovo modello che aiuta a spiegare come queste varianti non codificanti contribuiscono alla malattia postula che questi cambiamenti di sequenza interrompono la funzione degli elementi regolatori trascrizionali e portano a un’espressione genica difettosa in tipi di cellule correlate alla malattia, come neuroni, cellule immunitarie o epiteliali. cellule”, ha detto l’autore. Il primo partecipante Kai Zhang, PhD, è un borsista post-dottorato presso il Dipartimento di Medicina Cellulare e Molecolare. “Una delle principali barriere per sbloccare la funzionalità delle varianti di rischio non codificanti, tuttavia, è la mancanza di mappatura specifica del tipo di cellula degli elementi regolatori trascrizionali in geni umani. ”

Le nuove scoperte identificano i tipi di cellule rilevanti per le caratteristiche patologiche di 240 tratti poligenici e malattie e illustrano i rischi delle varianti non codificanti, ha detto Ren.

“Riteniamo che questa risorsa faciliterà notevolmente lo studio del meccanismo in un’ampia gamma di malattie umane per molti anni a venire”.

L’atlante della cromatina consentirà inoltre alla comunità scientifica di scoprire le differenze nell’ambiente tissutale per i tipi di cellule presenti in più tessuti, come fibroblasti, cellule immunitarie o cellule endoteliali, ha affermato Presel.