décembre 3, 2021

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Les cellules à multiplication rapide sont-elles malléables sur les gènes ?

Figure 1. Conception expérimentale. En haut : une représentation schématique du développement embryonnaire de Xenopus laevis. Stades de croissance (NF) selon Nieuwkoop et Faber (1994). Les étapes utilisées en spectrométrie de masse des modifications d’histones et des analyses embryonnaires présentent les caractéristiques suivantes : NF13 – gastrulation tardive, couche germinale spécifique ; NF18 – Modélisation et différenciation des couches neuronales et germinales ; NF25 – stade de culpabilité, organogenèse ; NF32 – têtard précoce, élaboration du plan corporel. En bas : Nous réalisons deux types d’expériences : Expérience de type A (bloc G1/S) – les embryons sont divisés en deux groupes, qui à partir de NF10.5 sont incubés en continu dans une solution HUA ou une solution de contrôle (DMSO comme support). Expérience de type B (pause transitoire) – Les embryons sont divisés en 3 groupes : Mock persistant, HUA persistant et HUA transitoire. Dans ce dernier groupe, la solution HUA dans NF13 a été remplacée par la solution DMSO. DMSO, diméthylsulfoxyde; HWA, hydroxyurée et avidicoline; HUAwo, HUA Blanchisserie. Crédit : DOI : 10.1371/journal.pbio.3001377#sec010

L’ADN, le matériel génétique, interagit avec les protéines dans les noyaux des cellules pour former un complexe compact de protéines, appelé « chromatine ». La structure moléculaire de la chromatine régule l’accès aux gènes et détermine ainsi quels gènes peuvent être activés dans différents types de cellules. Diverses modifications chimiques des protéines appelées histones, qui jouent un rôle essentiel dans la formation de la chromatine, agissent comme des marqueurs pouvant activer ou inhiber l’expression des gènes. La façon dont ces modifications épigénétiques sont régulées au cours du développement et dans d’autres contextes n’est pas entièrement comprise. Aujourd’hui, des chercheurs dirigés par le biologiste moléculaire LMU Ralph Robb ont montré que le processus de division cellulaire lui-même peut avoir un effet sur les modifications qui deviennent courantes. Dans les cellules à division rapide, les niveaux de modifications inhibitrices sont réduits, augmentant le potentiel de réactivation des gènes silencieux. Ce phénomène se produit dans les cellules embryonnaires, très probablement dans les cellules souches adultes et les cellules précurseurs, rapportent Robb et ses collègues dans le journal. Biologie Plus.


Les modifications des histones codent des informations importantes qui aident à assurer la progression ordonnée du développement précoce. En utilisant un modèle expérimental bien établi – le stade têtard de la grenouille à griffes Xenopus laevis – le groupe de Robb a pu montrer que différentes modifications des histones devenaient dominantes à différents stades du développement embryonnaire. « À notre grande surprise, nous avons découvert que cycle cellulaire« La séquence d’événements qui se produisent dans les cellules entre une division et la suivante – a un impact sur le profil des modifications présentes dans la chromatine », explique Robb. Lorsque les cellules passent d’un état de repos à un état prolifératif – dans lequel les cellules se divisent souvent – certains marqueurs épigénétiques sont sélectivement modifiés. « 

C’est particulièrement vrai des modifications répressives qui font taire les gènes. « Il est clair que de telles modifications sont très sensibles à ce que l’on appelle l’effet de la dilution en phase S », explique Rob. Cet effet résulte du fait que lors de la division cellulaire, non seulement l’ADN, mais la chromatine dans son ensemble doivent être répliquées. Alors que les protéines histones existantes sont réparties uniformément entre les brins multiplexés d’ADN, les histones nouvellement synthétisées – et pas encore modifiées – comblent les lacunes. Donc, en fait, le degré de modification des histones des chromosomes filles immédiatement après la division cellulaire Il fait la moitié de sa taille avant la réplication de l’ADN.

Les observations faites sur la grenouille griffue montrent que le taux de prolifération cellulaire surpasse le taux auquel modifications des histones Il est fabriqué en chromatine. Une implication importante de ceci est que les gènes qui sont déjà inactivés, retournent à un état moins répressif une fois que la cellule décide de se diviser à nouveau. Ceci, à son tour, indique que les propriétés d’une cellule donnée sont plus flexibles qu’on ne le suppose généralement. « En revanche, le nombre total de marqueurs répressifs augmente dans les cellules au repos – et atteint à un moment donné un niveau où certains gènes deviennent définitivement inactivés », explique Robb.

En plus de cellules embryonnaires, ce mécanisme joue probablement un rôle important dans cellules souches adultes et des cellules précurseurs, selon les auteurs de l’étude. Ils suggèrent également qu’il peut être utilisé comme moyen de reprogrammation cellules Pour le rendre plus efficace à des fins thérapeutiques spécifiques.


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Plus d’information:
Daniel Pokrovsky et al., Le bloc du cycle cellulaire systémique influence les profils de modification des histones spécifiques au stade au cours du développement embryonnaire du Xenopus, Biologie Plus (2021). DOI : 10.1371 / journal.pbio.3001377 #sec010

la citation: Biologie Moléculaire : Les cellules qui se reproduisent rapidement sur les gènes sont-elles malléables ? (2021, 26 octobre) Extrait le 26 octobre 2021 de https://phys.org/news/2021-10-molecular-biology-rapidly-proliferating-cells.html

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