Yumurtaları dölleyen sperm yeni bir hayatın başlangıcıdır. Organizmanın vücut yapısını depolayan anne ve babaya ait genetik bilgi, döllenmeden sonra birbirine bağlanır.
Bununla birlikte, yaşamın bu erken aşamasında, DNA çekirdekte aktif olmayan bir durumda kalır. Zigot hücresinin ilk bölünmesi, yumurtada depolanan maternal faktörlerin yardımıyla gerçekleşse de, embriyonun daha fazla gelişmesi için embriyonik DNA'ya maruz kalmayı gerektiren yeni embriyonik ürünlerin sentezi gereklidir. Almanya'daki Max Planck Biyokimya Enstitüsü'nden Kikue Tachibana ve ekibi yeni bir çalışmada, evrensel öncü faktör Nr5a2'nin embriyonik DNA'yı aktive ettiğini doğruladı. Sonuçlar, 24 Kasım 2022'de Science dergisi Science'ta "totipotency öncü faktörü Nr5a2 ile Zygotic genome activation" makalesi başlığıyla çevrimiçi olarak yayınlandı.
Yaşamın başlangıcı biyolojide büyüleyici bir süreçtir. Dişi yumurtalar, erkek sperm hücreleri ile füzyonları ile döllenir. Bu embriyonun ilk hücresinden tüm organizma gelişebilir. Döllenmiş bir yumurtanın DNA'sında, döllenmiş yumurta hücresinin yeni bir organizma üretmesini mümkün kılan hangi moleküler süreçler meydana gelir? Tachibana ekibi birlikte bir fare modeli kullanarak bu sorunu inceledi.
Sözde öncü faktörlerin, aktif olmayan DNA'nın belirli bölgelerine bağlanarak onları aktive etme eğiliminde olduğu bilinmektedir. Zigot hücrelerinde bu öncü faktörlerin neler olduğunu bulmak bu yeni çalışmanın konusunu oluşturuyor.
Tachibana, "Bu yeni çalışmanın çekirdek ekibi embriyoloji, biyokimya, biyoinformatik, mikroskopi ve genom bilimi uzmanlarından oluşuyor. Birlikte genomdaki ipuçlarını keşfedebildik, Nr5a2 transkripsiyon faktörünü keşfettik ve etki mekanizmasını araştırdık. hücrenin içinde ve dışında."
Totipotency öncü faktörü Nr5a2
Pioneer faktörü, sıkıca sıkıştırılmış bir DNA'ya bağlanma yeteneğine sahiptir. Geniş bir transkripsiyon faktörleri ailesine aittirler. Gen dizilerini kopyalamak için DNA üzerindeki belirli dizi modellerine bağlanırlar.
Makalenin ilk yazarı ve Max Planck Biyokimya Enstitüsü'nde uzman olan Imre Gaspar, "Embriyoda üretilen erken mRNA molekülleri için ortak dizi modelleri bulduk ve birkaç dizi motifi bulabildik. Dizi motifleri birbirine yakın bulduk, sözde bir süper motif (süper motif) oluşturduk. Bu yeni keşfedilen süper motif, bilinen sekans motifi SINE B1 elementine benzer ve insan genomundaki yüksek oranda korunmuş ALU elementleriyle çok yakın bir ilişkiye sahiptir. Bu elementler: "sıçrama genleri" olarak da bilinirler, çünkü belirli hücresel aşamalarda (erken embriyo gibi) genomdaki bir konumdan diğerine hareket edebilirler."
Nr5a2 bu süper motife bağlanır. Makalenin ilk yazarı ve Max Planck Biyokimyasal Araştırma Enstitüsü'nde embriyolog olan Johanna Gassler, "Başlangıçta Nr5a2 karaciğerde bulundu. Gelişim biyolojisi alanında Nr5a2'nin sonraki aşamalarda önemli olduğu biliniyor. Nr5a2'nin döllenmeden sonra ne kadar önemli olduğu bilinmiyor. Deneylerimizde, Nr5a2 bloke edildikten sonra, çoğu erken embriyonik mRNA molekülünün artık üretilmediğini bulduk. Ayrıca, embriyonun daha fazla gelişmesi de engellendi. Bu, Nr5a2'nin embriyonik gelişimin en erken aşamalarında merkezi bir rol oynadığını gösteriyor."
En yeni biyokimyasal ve genomik yaklaşımları kullanan bu yazarlar, Nr5a2'nin erken gelişimde nasıl çalıştığını test ettiler. Makalenin ilk yazarı ve Max Planck Biyokimya Enstitüsü'nde biyokimyacı olan Wataru Kobayashi, "Nr5a2'nin inaktif DNA bölgelerini açabildiğini ve sonraki transkripsiyon işlemleri için daha fazla DNA bölgesini kullanılabilir hale getirdiğini deneysel olarak doğruladık" dedi. genom, iki hücreli bir aşamada aktive edilir ve embriyo sonunda tamamen dinamik bir organizmaya dönüşür.
Tachibana, "Nr5a2'yi genom aktivasyonunu yönlendiren kilit bir faktör olarak bulmak, yaşamın başlangıcına dair mekanik bir anlayışa ulaşmak için önemli bir adımdır. Tanımlanması gereken başka kolaylaştırıcıların olması gerektiği de açıktır. Şimdiye kadar, çalışmamız kavramsal bir fikir vermektedir. bozulmamış bir organizma olarak embriyonik gelişimi sağlamak için erken embriyolarda transkripsiyonel aktivasyonun nasıl güçlü bir şekilde gerçekleştiğini açıklayabilen çerçeve.
