线索大脑发育和疾病从3D表观基因组研究中出现

“暗物质”的DNA连接到基因活性的细胞特异性模式

通过 杰弗里·诺里斯

microscopic image of glia cells

图像示出了染色GPX3,径向胶质细胞标记基因,转录物(白点),细胞核(蓝色)CRISPR病毒扰动与GPX3基因启动子(绿色),和控制CRISPR病毒(红色)在放射状胶质细胞的非编码DNA序列相互作用(浅蓝)。

神经精神疾病,包括孤独症,精神分裂症和注意缺陷多动障碍(ADHD)的风险是由遗传决定的一部分。现在888真人赌场的研究人员正在寻找新的线索,这些疾病如何展开侧重于DNA的小研究的形式在早期大脑发育的作用。

像深夜司机谁只能在一个灯柱寻找丢失的钥匙,科学家们几十年来缺乏工具 对人类基因组的大约98%的不是由基因的向上光棚,专业的DNA片段充当蓝图蛋白质。但这种长期被忽略的“非编码” DNA终于已经成为一个热门的研究课题。

在十月发表的一项研究。 14 性质888真人赌场的科学家使用新的工具,地图 - 在三个维度 - 基因组的这一“暗物质”是如何被修改,整理和物理相互作用与特定的细胞基因组的其余部分大脑的早期发育过程中开启或关闭基因。该研究是在实验室之间的合作 寅申博士,在副教授 888真人赌场研究所人类遗传学, 阿诺德kriegstein博士,主任 888真人赌场礼和再生和干细胞研究的edythe Broad研究所和胡明,博士,克利夫兰诊所的研究勒纳研究所的科学家。

在任何个体的所有单元具有基本上相同的DNA;它在允许生物开发数百个专门的细胞类型的所有一起工作有序上下车被交换基因的编排。化学标记,在DNA组织的变化,以及所发生的基因本身以外的其他修改 - 这编排主要是由所谓的表观遗传状态驱动。

在他们的新研究中,研究人员识别出脱颖而出,成为“超级互动促进”(SIPS)的DNA序列。这些序列与整个基因组偏远的DNA调控序列相互作用来触发特定的基因,其中许多在早期脑细胞,包括放射状胶质细胞,其产生所有细胞起到关键功能的激活,最终组成的复杂电路大脑的大脑皮层,研究人员发现。

“成千上万的DNA变异体与神经精神疾病有关驻留在暗物质,这使得它们的功能非常具有挑战性的研究,”沉,也有神经学的部门的成员说 888真人赌场威尔建立对神经科学。 “为遗传学和神经生物学研究团体,这些成果将有助于优先在神经精神疾病的特定基因变异的研究。”

沉从文的团队开发CRISPR基因靶向技术,他们称之为“crisprview,”这使得他们能够验证基因开关的功能的变体。研究人员能够使用该工具来扰乱的DNA开关,然后对激活观察效果,​​或“表达”,在人脑细胞的开关有针对性的基因。

“首次,我们使用CRISPR直接在单个细胞类型从人脑得到的如何非编码DNA序列的控制基因表达,在单细胞分辨率的细胞类型的混合物的精确读数,”沉说。

通过识别由SIP和其它DNA序列控制的基因,并将它们连接到已知的DNA变异与疾病相关,研究人员可以开始确定的生化途径和参与复杂的神经精神性疾病的功能,根据沉。

例如,DNA变异与自闭症谱系障碍相关联的发现在这两个祖细胞和神经元到影响蛋白质的折叠和染色质中的DNA内的基因可访问要被链接,该紧密缠绕“包装材料”,构成了染色体。因为基因必须是物理访问一个细胞的分子机制进行读取(或表观遗传学修饰),到DNA片段尤其是脑细胞类型暴露或隐藏起来,可以在神经精神疾病影响其作用的任何变化。
 
“这些都是复杂的疾病不是由只有一个基因驱动,说:”888真人赌场的kriegstein,约翰宝干细胞和组织生物学特聘教授。 “这项研究强调了需要了解基因的合奏如何大脑发育和整个生命期间发挥作用。”