Johns Hopkins Wissenschaftler haben eine gemeinsame "springender Gene" in das menschliche Genom in ein, dass sich Hunderte von mal häufiger als in normalen Maus und menschlichen Zellen.
Schreiben in den 20 Mai-Ausgabe von Nature, sagen die Wissenschaftler ihre künstliche Springen Gen-Sets die Bühne für die Schaffung von Mäusen, dass der Mangel - nach dem Zufallsprinzip - mindestens ein Gen, ohne zu wissen, im Voraus abzuschätzen, welche Gen ist werden "Knocked-out."
Diese zufällige Knock-outs wurden kritische Studium in Genetik von anderen Lebewesen und wird dazu beitragen Aufschluss über Springen Gene "Effekte - Vergangenheit und Gegenwart - in die menschliche Gesundheit und Krankheit, sagen die Forscher.
"Durch diese synthetische Gen-Springen war die Home-Run-Experiment, das wir nie gedacht war Weg zur Arbeit", sagt Jef Boeke, Ph.D., Professor für Molekularbiologie und Genetik und Direktor des High-Throughput Biology Center in Hopkins' Institut für Grundlagenforschung Biomedizinischen Wissenschaften.
Jumping Gene, auch bekannt als Retrotransposons, die Bits von genetischem Material, dass sich selbst kopieren und verschieben etwa in Kreaturen "Genome.
Sie haben das Potenzial, stören sie die Gene "Land" und sind in Gedanken, einen Beitrag zur schrittweisen - und vielleicht die große gelegentlich - genetische Veränderungen, dass Laufwerk Entwicklung. Während Organismen wie Hefe haben nur ein paar Dutzend Gene Springen in ihrer Genome, Säugetiere "Genome enthalten Hunderttausende von Kopien ihrer Gene jumping" DNA, so dass es schwierig zu wissen, wo oder wenn - oder selbst wenn - ein Sprung geschehen .
In einem zweiten Papier in der gleichen Ausgabe von Nature, MD / Ph.D. Kandidat Jeffrey Han und Boeke Bericht, dass der menschliche Gen-Springen ist relativ träge, weil seine Anweisungen sind hart für die Zellen zu lesen. Durch den Austausch der einige der Gen-Anweisungen mit Alternativen bevorzugen Zellen, die Forscher aus der ersten sehr aktive, künstliche Gen, das Springen ist potentiell effizient genug, um den Einsatz in Mäusen.
Mit dem Einsetzen der künstlichen Springen Gen in die Zellen der Maus ein Embryo, Wissenschaftler sollten in der Lage zu entwickeln Mäuse, in denen zufällige Gene zum Schweigen gebracht werden entweder vollständig oder einfach "quieted" durch den Gen-Springen der Intrusion. Studieren diesen Mäusen sollten zeigen, die Funktion und Identität des Gens gestört - in dieser Reihenfolge.
"Die Fähigkeit zur Untersuchung der Genetik" rückwärts "- zu stören einem zufälligen Gen, seine Rolle im Bereich der Tiergesundheit und dann kenntlich machen - wurde von entscheidender Bedeutung für das Verständnis Gene in Fruchtfliegen und Hefe, und nun sollten wir in der Lage, es zu tun ziemlich effizient bei Mäusen ", sagt Boeke, dessen Labor ist bereits die Entwicklung der notwendigen Technologie.
Auf der Grundlage seiner Forschung, Boeke deutet darauf hin, dass die Gene "DNA ist viel mehr als nur" Müll "in unserem Genom. Stattdessen schlägt er vor, dass vor langer Zeit, Springen Gene "mehrere Einfügungen wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Festlegung der evolutionären Veränderungen, die jetzt zwischen Mäusen aus Männern, und auch jetzt, dass ihre DNA beeinflusst, wie andere Gene verwendet werden.
Beide Mäuse und Männern Aktien springen Gene bekannt als L1 Retrotransposons, von denen einige "junge" und immer noch aktiv, aber von denen die meisten "Rosten hulks", die zu mehr als 30 Prozent unserer jeweiligen DNA. Aber auch die "jung" sind nicht aktiv genug, um effizient einführen genetische Veränderungen bei Mäusen, die sich von Generation zu Generation weitergegeben.
Der Grund, die Forscher berichten, ist, dass das menschliche Gen Springen Anweisungen bestehen aus zu viel von ein DNA-Baustein, und nicht genug von den drei anderen, ein Ungleichgewicht, dass Moore die Zelle der Maschine, da sie versucht, die Transkription von DNA in RNA. Statt arbeitsam durch, die Maschine nur gibt.
Zur "Verbesserung" dieser genetischen Anweisungen, Han nutzten die Tatsache, dass mehrere Sätze von drei DNA-Bausteine Aufforderung zur Einreichung von Protein die gleichen Building-Block-oder Aminosäure. Durch Austauschen meisten der Gen des ursprünglichen DNA-"Drillinge" mit Alternativen die Zelle zieht, Han ausgewogene das Gen die Bausteine ohne Änderung seiner Protein-Anweisungen machen. Die Forscher haben Gespeichert eine vorläufige Patent auf die künstliche Gen.
Han festgestellt, dass Säugerzellen leicht verwendet die künstliche Gen, seinen genetischen Information in RNA und dann in die Proteine, mit deren Hilfe das Gen springen. In einer Standard-Test-Jumping Gene "Aktivität, die künstliche Gen nach oben sprang von 200 mal häufiger als natürliche Gene springen.
Die Entdeckungen haben die Forscher auf, eine neue Art Retrotransposons könnten dazu beitragen, evolutionären Veränderungen und Krankheit, neben der Störung eines Gens vollständig. Die Forscher "Bottom line: Die Prävalenz von Hard-to-read-Jumping-Gen DNA innerhalb eines Gens Mai subtil verändern das Ausmaß, in dem es benutzt wird von der Zelle.
"Rund 70 Prozent der menschlichen Gene enthalten einige Bit der natürlichen Springen Gen der DNA, Genen und große mehrere Botschaften oder sogar komplette Retrotransposons", sagt Boeke. "Diese Bits sehr wahrscheinlich verringern die Menge von RNA aus diesen Genen, und in einigen Fällen sogar die Gen-Botschaft und verändern das Gen der Protein-Codierung Regionen."
Um zu testen, deren Modellgenauigkeit Wahrscheinlichkeit, Postdoctoral Fellow Suzanne Szak, Ph.D., befragten Tausende der am häufigsten und am wenigsten genutzt menschliche Gene. Gene, die mehr von dem springenden Gen ist schwer zu lesen DNA verwendet wurden deutlich weniger als solche mit kürzeren und weniger springen Gen-Bits, fand sie.
"Die Anwesenheit von DNA-Gen-Springen in Gene repräsentiert kleine Experimente in das Genom -, wenn die Änderungen profitieren oder nicht schaden die Zelle oder die Person, die sie weiterhin zur Weitergabe von Zelle zu Zelle oder Generation zu Generation", ergänzt Boeke . "Ist dies nicht der Fall, würden sie verblassen allmählich aus dem Genom."
Die Studien wurden von der National Cancer Institute und Wissenschaftler der Medizinischen Training Program an der Johns Hopkins. Autoren auf einem künstlichen Gen-Springen Papier sind Han und Boeke. Autoren Berichterstattung über die Springen-Gen ist schwer zu lesen sind DNA-Han, Szak und Boeke. Szak liegt jetzt bei Biogen Inc.
Auf der Internetseite: http://www.nature.com/nature
Kontakt: Joanna Downer
jdowner1@jhmi.edu
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