Orgasme yang Segera Terjadi Pada Wanita Berhubungan Dengan Kaki Gelisah - ScienceDaily

Regulator epigenetik HPI1a mendorong reorganisasi genom de novo pada embrio Drosophila awal


Molekul DNA tidak telanjang di dalam nukleus. Sebaliknya, ia dilipat dengan cara yang sangat terorganisir dengan bantuan protein yang berbeda untuk membentuk organisasi spasial yang unik dari informasi genetik. Organisasi genom spasial 3D ini sangat penting untuk pengaturan gen kita dan harus ditetapkan de novo oleh setiap individu selama embriogenesis awal. Para peneliti di MPI of Immunobiology and Epigenetics di Freiburg bekerja sama dengan rekan-rekan dari Institut Friedrich Mischer di Basel sekarang mengungkapkan peran protein HP1a yang belum diketahui dan penting dalam pengaturan ulang genom 3D setelah pembuahan. Studi tersebut dipublikasikan di jurnal ilmiah Alam mengidentifikasi HP1a sebagai regulator epigenetik yang terlibat dalam pembentukan struktur global genom pada embrio Drosophila awal.

Informasi genom manusia dikodekan oleh sekitar 3 miliar pasangan basa DNA dan dikemas menjadi 23 pasang kromosom. Jika semua kromosom dapat diuraikan dan disejajarkan secara linier, mereka akan menjadi benang tipis sekitar 2 meter. Molekul DNA harus dikemas secara ekstensif agar muat di dalam nukleus, yang ukurannya berada dalam kisaran mikrometer. “Benang DNA tidak hanya dimasukkan ke dalam inti sel. Sebaliknya, ia terlipat dengan sangat teratur untuk memastikan bahwa bagian-bagian berbeda dari genom, terkadang beberapa ribu pasangan basa satu sama lain, dapat berkomunikasi untuk fungsi gen yang sesuai,” kata Nicola Iovino, pemimpin kelompok di MPI Imunobiologi dan Epigenetik di Freiburg.

Bagian dari kemasan ini adalah protein histon yang bertindak sebagai kumparan di mana DNA dililitkan dan dengan demikian dipadatkan. Kompleks DNA dan protein ini disebut kromatin. Dengan demikian, kromatin adalah dasar untuk pengemasan lebih lanjut dari materi genetik ke dalam kromosom yang strukturnya banyak dikenal dengan karakteristik bentuk silang. Kromosom itu sendiri menempati posisi berbeda di dalam nukleus, yang dikenal sebagai wilayah kromosom, yang juga memungkinkan pengemasan dan pengorganisasian genom yang efisien.

Mesin lengkap yang berkontribusi pada organisasi kromatin 3D ini masih belum dijelajahi. Sekarang lab Nicola Iovino di MPI di Freiburg, bekerja sama dengan Luca Giorgetti dari Institut Friedrich Miescher di Basel (Swiss), dapat menunjukkan peran mendasar dari protein heterokromatin 1a (HP1a) dalam reorganisasi kromatin 3D. struktur setelah pembuahan. Dengan menggabungkan genetika Drosophila yang kuat dengan pemodelan genom 3D, mereka menemukan bahwa HP1a diperlukan untuk membentuk struktur 3D kromatin yang tepat pada berbagai tingkat hierarki selama awal perkembangan embrio.

Embrio awal sebagai model untuk mempelajari pemrograman ulang kromatin

Derajat pengemasan serta aktivitas gen yang sesuai dipengaruhi oleh modifikasi epigenetik. Ini adalah kelompok kimia kecil yang dipasang pada histon. “Protein yang melakukan modifikasi epigenetik ini dapat dianggap sebagai penulis, penghapus, atau pembaca modifikasi epigenetik yang diberikan. Kami menemukan bahwa protein pembaca HP1a diperlukan untuk membentuk struktur kromatin selama awal perkembangan embrio di Drosophila,” kata Fides Zenk , penulis pertama studi.

Perkembangan embrio awal adalah jendela waktu yang sangat menarik untuk mempelajari proses yang mengatur organisasi kromatin. Saat pembuahan, dua sel yang sangat terspesialisasi – sperma dan telur – bergabung. Zigot totipoten yang dihasilkan pada akhirnya akan memunculkan semua sel tubuh yang berbeda. Menariknya, sebagian besar modifikasi epigenetik yang membentuk kromatin terhapus dan harus ditetapkan de novo. Di Drosophila, laboratorium Nicola Iovino sebelumnya menunjukkan bahwa setelah pembuahan, kromatin mengalami peristiwa restrukturisasi besar. Jadi, ini adalah sistem model yang ideal untuk mempelajari proses yang mendasari pembentukan struktur kromatin.

De novo pembentukan arsitektur genom 3D

Ketika genom zigot diaktifkan untuk pertama kalinya setelah pembuahan, itu memicu reorganisasi kromatin 3D global de novo termasuk pengelompokan daerah yang sangat padat di sekitar sentromer (pericentromeric), pelipatan lengan kromosom dan pemisahan kromosom menjadi aktif dan kompartemen tidak aktif. “Kami mengidentifikasi HP1a sebagai pengatur epigenetik penting yang diperlukan untuk menjaga integritas kromosom individu tetapi juga sentral untuk membangun struktur global genom pada embrio awal,” kata Nicola Iovino.

Simulasi genom 3D

Temuan dan data yang dikumpulkan dalam embrio Drosophila ini kemudian digunakan oleh kolaborator dari Institut Friedrich Miescher (FMI) yang dipimpin oleh Luca Giorgetti untuk membangun model kromosom tiga dimensi yang realistis. Hal ini dimungkinkan karena kromosom di dalam inti sel adalah polimer, molekul yang sangat besar yang terdiri dari rantai komponen yang lebih kecil (monomer) – dalam hal ini pasangan basa DNA yang berurutan dan protein pengikat DNA yang bersama-sama membentuk serat kromatin. Seperti semua polimer lain, baik itu sutra, polietilen atau poliester, kromatin mematuhi seperangkat hukum fisika umum yang dijelaskan oleh cabang fisika yang dikenal sebagai ‘fisika polimer’. Hukum-hukum ini dapat dikodekan ke dalam program komputer dan digunakan untuk mensimulasikan bentuk tiga dimensi kromosom di dalam nukleus.

Keuntungan dari pendekatan ini adalah memungkinkan simulasi efek dari sejumlah besar mutasi. Hal ini memungkinkan para peneliti untuk mengeksplorasi skenario yang berada di luar jangkauan eksperimental, seperti penipisan secara bersamaan dari banyak protein berbeda yang membutuhkan kerja laboratorium bertahun-tahun. membandingkan simulasi dengan hasil eksperimen, pendekatan ini juga memungkinkan untuk menguji hipotesis alternatif mengenai mekanisme yang menjadi dasar pengamatan eksperimental, “kata Luca Giorgetti, pemimpin kelompok di Institut Friedrich Miescher di Basel.

Dalam hal ini, peneliti FMI menggunakan model polimer dari seluruh genom Drosophila untuk mengajukan pertanyaan: berdasarkan hukum dasar fisika polimer, mungkinkah penipisan protein tunggal – HP1 – menyebabkan perubahan besar dalam asosiasi dan bentuk kromosom dalam inti? Atau apakah mekanisme tambahan diperlukan untuk menjelaskan observasi eksperimental? “Kami menemukan bahwa pemindahan protein ke situs pengikatannya dalam simulasi menyumbang rangkaian lengkap hasil eksperimen, sehingga memberikan konfirmasi lebih lanjut bahwa HP1 memainkan peran kunci dalam membangun struktur tiga dimensi genom” kata Yinxiu Zhan, rekannya. -penulis pertama studi.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel