Οι ερευνητές στο Karolinska Institutet έχουν αναπτύξει μια τεχνική που καθιστά δυνατή την εξέταση του τρόπου με τον οποίο οι διαφορετικές εκδόσεις των ιστονών συνδέονται στο γονιδίωμα σε δεκάδες χιλιάδες μεμονωμένα κύτταρα ταυτόχρονα. Η τεχνική εφαρμόστηκε στον εγκέφαλο του ποντικιού και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της επιγενετικής σε επίπεδο ενός κυττάρου σε άλλα σύνθετα θέματα. Η μελέτη δημοσιεύεται στο Nature Biotechnology.
«Αυτή η τεχνική θα είναι ένα σημαντικό εργαλείο για την εξέταση του τι κάνει τα κύτταρα διαφορετικά μεταξύ τους σε επιγενετικό επίπεδο», λέει η Marek Bartosovic, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Τμήμα Ιατρικής Βιοχημείας και Βιοφυσικής του Ινστιτούτου Karolinska. «Αναμένουμε ότι θα εφαρμοστεί ευρέως από την ευρεία βιοϊατρική κοινότητα σε ένα ευρύ φάσμα ερευνητικών πεδίων».
Παρόλο που όλα τα κύτταρα στο σώμα μας περιέχουν ακριβώς τις ίδιες γενετικές πληροφορίες που γράφονται στο DNA, διαβάζουν και εκτελούν αυτές τις πληροφορίες με διαφορετικό τρόπο. Για παράδειγμα, ένας νευρώνας στον εγκέφαλο διαβάζει το DNA διαφορετικά από ένα κύτταρο δέρματος ή ένα λίπους. Η επιγενετική παίζει καθοριστικό ρόλο στην ερμηνεία των γενετικών πληροφοριών και επιτρέπει στα κύτταρα να εκτελούν εξειδικευμένες λειτουργίες.
Η τροποποίηση των ιστονών είναι ένας τύπος επιγενετικής πληροφορίας. Οι ιστόνες συνδέονται με το DNA σαν χάντρες σε μια χορδή και το διακοσμούν ως «επιγενετικά αυτοκόλλητα». Αυτά τα αυτοκόλλητα επισημαίνουν ποια γονίδια πρέπει να ενεργοποιηθούν ή να απενεργοποιηθούν. Συνολικά, αυτό το σύστημα συντονίζεται για να διασφαλίσει ότι χιλιάδες γονίδια ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται στο σωστό μέρος και χρόνο και στο σωστό κελί.
Για να κατανοήσουμε καλύτερα πώς τα κύτταρα γίνονται διαφορετικά και εξειδικευμένα, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ποια μέρη του DNA επισημαίνονται με ποια «αυτοκόλλητα» ιστόνης σε κάθε μεμονωμένο όργανο και σε κάθε μεμονωμένο κύτταρο μέσα σε αυτό το όργανο. Μέχρι πρόσφατα, δεν ήταν δυνατό να εξεταστούν οι τροποποιήσεις ιστόνης ενός μεμονωμένου κυττάρου. Για να εξεταστούν οι τροποποιήσεις ιστόνης σε έναν συγκεκριμένο τύπο κυττάρου, θα απαιτηθεί πολύ μεγάλος αριθμός κυττάρων και περίπλοκες μέθοδοι απομόνωσης κυττάρων. Το τελικό επιγενετικό προφίλ ιστόνης ενός τύπου κυττάρου θα ήταν τότε μια μέση όψη χιλιάδων κυττάρων.
Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές περιγράφουν μια μέθοδο που εισάγει έναν νέο τρόπο εξέτασης των τροποποιήσεων της ιστόνης με άνευ προηγουμένου λεπτομέρειες σε ένα μόνο κύτταρο και σε μεγάλη κλίμακα. Με τη σύζευξη και την περαιτέρω βελτιστοποίηση άλλων επιγενετικών τεχνικών, οι ερευνητές μπόρεσαν να εντοπίσουν τις ρυθμιστικές αρχές γονιδίων για τα εγκεφαλικά κύτταρα σε ποντίκια με βάση το προφίλ της ιστόνης.
Ακολουθεί βίντεο:
