Egy tanulmány bemutatja, hogy a transzkripciós faktorok hogyan támogatják a sejtregenerációt.
A kutatók a National Institutes of Health azonosítottak egy bizonyos fehérjehálózatot, amely szükséges a sejtregenerációhoz, hogy helyreállítsák a hallást a zebradánban. A Nemzeti Humán Genom Kutatóintézet (NHGRI) kutatói vezették a kutatást, amely segíthet az emberi halláskárosodás kezelésében. Az eredményeket a közelmúltban publikálták a folyóiratban Sejtgenomika.
Sok állat, például a zebrahal, a szőrsejtek regenerálódásával helyreállíthatja a hallását sérülés után, azonban az emberi szőrsejtek elvesztése nem állítható helyre. A zebrahal szőrsejtek regeneráló tulajdonságai arra ösztönözték a kutatókat, hogy ezt a fajt használják a regeneráció bizonyos alapvető tulajdonságainak jobb megértésére.
Körülbelül 37.5 millió amerikai szenved halláskárosodástól, és ezeknek az eseteknek a többségét a belső fülben lévő „szőrsejteknek” nevezett hallásreceptorok elvesztése okozza. Amikor a hang bejut a fülünkbe, ezekből az apró szőrsejtekből kiálló sörték megmozdulnak és meggörbülnek, ami elektromos jeleket küld az idegeken keresztül az agyunkba, amelyek lehetővé teszik a hang feldolgozását.
Annak ellenére, hogy meglehetősen eltérő megjelenésűek, az ember és a zebrahal több mint 70%-ban ugyanazokat a géneket tartalmazza genomi szinten. Ez a genomi hasonlóság lehetővé teszi a kutatóknak, hogy jobban megértsék a zebradániában a sejtregeneráció biológiáját, mielőtt eredményeiket az emberekre fordítanák.
Erin Jimenez, Ph.D., Shawn Burgess, Ph.D. laboratóriumának posztdoktori munkatársa, a Nemzeti Humángenom Kutatóintézet (NHGRI) Translációs és Funkcionális Genomikai részlegének vezető kutatója, Ivan Ovcharenko kutatókkal együttműködve vezette a tanulmányt. , Ph.D. és Wei Song, Ph.D., a National Library of Medicine Nemzeti Biotechnológiai Információs Központjában.
„Az emberek és más emlősök meghatározott számú szőrsejttel születnek, amelyek lassan elvesznek az öregedés és a trauma következtében. Néhány állat azonban, például a zebrahal, képes regenerálni a szőrsejteket, és helyreállítani a hallást sérülés után” – mondta Burgess. „Hogyan és miért történik a regeneráció ezekben az állatokban, továbbra is rejtély, amelyet sok tudós szeretne megfejteni.”
Genomikai technikák és számítási alapú gépi tanulás kombinációját alkalmazva Jimenez és munkatársai azt találták, hogy a zebradániában a szőrsejtek regenerációja olyan fehérjék hálózatán alapul, amelyek képesek be- és kikapcsolni a géneket, amelyeket transzkripciós faktoroknak neveznek. Annak érdekében, hogy megfelelően azonosítsák, mely transzkripciós faktorok játszanak szerepet, a kutatóknak először meg kellett vizsgálniuk a zebradán genomjában található fokozó szekvenciákat.
Ha a transzkripciós tényezőket az autó be- és kikapcsolására szolgáló kulcsoknak tekintjük, a fokozó szekvenciák jelentik az autó gyújtáskapcsolóját. Mindkét résznek kölcsönhatásba kell lépnie ahhoz, hogy egy autó működjön, ahogyan a transzkripciós faktoroknak specifikus enhanszer szekvenciákhoz kell kötődniük egy gén kifejeződéséhez.
A kutatók új genomikai technikákat alkalmaztak, úgynevezett egysejtű RNS szekvenálást és egysejtes vizsgálatot a transzpozázhoz hozzáférhető kromatin meghatározásához, szekvenálás segítségével azonosították a szőrsejtek regenerációjában szerepet játszó fokozó szekvenciákat és a hozzájuk tartozó transzkripciós faktorokat.
"Tanulmányunk két olyan transzkripciós faktorcsaládot azonosított, amelyek együtt működnek a szőrsejt-regeneráció aktiválásában a zebrahalban, amelyeket Sox és Six transzkripciós faktoroknak neveznek" - mondta Jimenez.
Először is, a Sox transzkripciós faktorok elindítják a regenerációs választ a környező sejtekben, az úgynevezett támogató sejtekben. Ezután a Sox és a Six transzkripciós faktorok együttműködnek, hogy ezeket a támogató sejteket szőrsejtekké alakítsák.
Amikor a szőrsejtek elpusztulnak a zebrahalban, a közeli támasztósejtek elkezdenek szaporodni. Ezek a tartósejtek olyanok, mint az őssejtek, mivel képesek más sejttípusokká válni. A kutatók azonosítottak néhány olyan tényezőt, amelyek a támasztósejteket szőrsejtekké alakítják, de azt nem tudták, hogyan és hol kapcsolódnak be az ezeket a tényezőket kódoló gének, és hogyan koordinálódnak más ismeretlen tényezőkkel.
„Azonosítottuk a transzkripciós faktorok egyedülálló kombinációját, amely beindítja a regenerációt a zebrahalban. A zebrahal transzkripciós faktorainak ez a csoportja olyan biológiai célponttá válhat, amely új terápia kifejlesztéséhez vezethet az emberek halláskárosodásának kezelésére” – mondta Jimenez.
Hivatkozás: Erin Jimenez, Claire C. Slevin, Wei Song, Zelin Chen, Stephen C. Frederickson, Derek Gildea, Weiwei Wu, „Sox és Six transzkripciós faktorok szabályozó hálózata sejtsors-transzformációt indít el a hallásregeneráció során felnőtt zebradánban, Abdel G. Elkahloun, Ivan Ovcharenko és Shawn M. Burgess, 22. augusztus 2022., Sejtgenomika.
DOI: 10.1016/j.xgen.2022.100170
A tanulmányt a National Human Genome Research Institute finanszírozta.
