Transpozomii, în special elementele LINE-1, care erau anterior considerați paraziți genomici, joacă un rol pivotal în dezvoltarea umană timpurie prin reglarea expresiei genelor și asigurarea dezvoltării embrionului. Această descoperire remarcabilă contestă înțelegerea noastră anterioară despre aceste fragmente de ADN misterioase.
„Oamenii se gândesc la transpozomi ca la entități asemănătoare cu virusurile, care ne deturnează celulele cu unicul scop de a se propaga”, spune dr. Miguel Ramalho-Santos, cercetător principal la Institutul de Cercetări Lunenfeld-Tanenbaum de la Sinai Health. „Însă am descoperit că aceste elemente nu sunt simpli paraziți genomici, ci sunt esențiali pentru dezvoltarea timpurie.”
Cercetătorii s-au concentrat pe transpozomii LINE-1 (Long-Interspersed Nuclear Element-1). Spre deosebire de genele noastre, care intră în componența a mai puțin de 2% din genom, elementele LINE-1 reprezintă 20% din materialul genetic al celulelor noastre. Unele elemente LINE-1 pot amplifica și se pot deplasa prin genom, inserându-se în situri noi, ceea ce poate perturba funcționarea normală a genelor. Deoarece se răspândesc pe cont propriu prin genom, aceste elemente se mai numesc „ADN egoist” (selfish DNA).
Mult timp oamenii de știință au crezut că aceste elemente sunt în mare parte dăunătoare, făcând ocazional ravagii în genom și contribuind la o varietate de boli, de la hemofilie la tulburări neurologice și cancer.
Ce funcții vitale îndeplinesc transpozomii LINE-1?
Așadar, dacă transpozomii sunt periculoși, de ce sunt activi în stadiile inițiale de dezvoltare embrionară, când orice inserție periculoasă în genom se va propaga în următoarele stadii ale dezvoltării?
Atunci când cercetătorii au inhibat expresia LINE-1 în culturile de celule stem embrionare umane (ESC), a avut loc o inversare, aducându-le la un stadiu mai primitiv de 8 celule. În acest stadiu, cele opt celule sunt identice și totipotente, fiind capabile să evolueze atât în embrion, cât și în placentă. Totuși, după acest stadiu, în timp ce ESC încă pot forma celule fetale, ele pot contribui din ce în ce mai puțin la placentă, prin care fătul primește nutriente de la mamă.
Experimentele ulterioare au arătat că aceste molecule LINE-1 acționează ca un schelet pentru organizarea tridimensională a ADN-ului din nucleul celulei. Ele ajută la mutarea cromozomului 19 (care găzduiește gene esențiale pentru stadiul de 8 celule) într-o zonă a nucleului în care genele sunt inhibate pentru ca embrionul să treacă în stadiile ulterioare fără interferențe. Așadar, LINE-1 reglează expresia genelor la momente cruciale din dezvoltarea embrionară, atunci când embrionul începe să-și specializeze celulele.
Sursa: SciTechDaily