미래의 세포: 세포 정체성을 재프로그래밍하는 열쇠

DNA 복제라고 불리는 유전 정보를 복제하는 복잡한 과정은 한 세포에서 다른 세포로, 한 유기체에서 다음 유기체로 생명이 전달되는 핵심입니다. 이는 단순히 유전 정보를 복사하는 것만으로는 발생하지 않습니다. 잘 조직된 일련의 분자적 사건이 적시에 일어나야 합니다. 헬름홀츠 뮌헨의 마리아-엘레나 토레스-파디야 교수 주변의 과학자들은 최근 “복제 타이밍”(RT)으로 알려진 이 과정의 매혹적인 측면과 이것이 생명이 시작될 때 얼마나 특별한지를 발견했습니다. 새로운 결과는 이제 자연.

DNA 복제 타이밍(RT) 과정은 유전자 코드의 여러 영역이 복제되는 특정 순간을 나타냅니다. 헬름홀츠 뮌헨의 후성유전학 및 줄기세포 연구소의 연구원들은 RT와 세포의 적응성, 세포 가소성 사이의 긴밀한 관계를 조사하기 위해 “Repli-seq”라는 기술을 구현했습니다. 흥미롭게도 그들은 RT와 유전자가 세포핵 내부의 3차원 구조로 접히는 방식 사이의 새로운 관계도 밝혀냈습니다.

연구자들은 배아의 가장 초기 단계인 접합자(유기체 생명의 시작)부터 시작하여 이 단일 세포 단계부터 배아가 어머니의 자궁에 착상하는 단계까지의 RT 지도를 만들었습니다. 배반포. 예상치 못한 발견은 단세포 배아의 RT가 그다지 정렬되지 않았으며, 이는 이러한 초기 세포에서 게놈 복제가 매우 유연하다는 제안으로 이어졌습니다. 그러나 4셀 단계 이후에는 RT가 더욱 정의됩니다. 세포 기능에서 유전자의 활동과 중요성을 나타내는 소위 염색질 표시라고 불리는 DNA 및 관련 단백질에 대한 변형이 점차적으로 획득되는 것을 반영하는 점진적인 과정이 일어나고 있습니다.

해당 연구의 교신 저자인 Maria-Elena Torres-Padilla는 다음과 같이 설명합니다. “이것은 초기 배아 세포가 매우 ‘가소성’ 게놈 복제 프로그램을 가지고 있음을 알려주는 놀라운 사실입니다. 이러한 초기 세포는 전능하기 때문에 이는 다음을 의미합니다. 그들은 우리 몸의 모든 단일 세포를 만들 수 있습니다. 우리는 이번 연구에서 우리가 발견한 것이 이 세포가 몸 전체를 생성할 수 있는 능력이 뛰어난 이유 중 하나라고 생각합니다.” DNA 복제에 관한 새로운 발견은 세포를 재프로그램하는 도구 역할을 할 수 있습니다. 이번 연구의 제1저자인 Tsunetoshi Nakatani 박사는 “우리는 RT 프로그램을 보다 유연한 프로그램으로 변경함으로써 세포 정체성을 바꾸는 것을 구상할 수 있습니다.”라고 덧붙였습니다.

결과는 일반적으로 유전 코드를 읽고 이를 RNA로 전사하는 효소로 알려진 RNA 폴리머라제가 정확한 RT 프로그램을 결정하는 데 기여하고 미래에 그러한 프로그램을 조작할 수 있는 방법에 대한 몇 가지 단서를 제공한다는 것을 보여줍니다. . 연구팀은 게놈의 3차원 구조가 먼저 형성되고, 그에 따라 RT 프로그램이 확립된다는 사실을 발견했다. 이는 우리 게놈이 세포핵의 3차원 공간에 어떻게 적응하는지가 RT 프로그램의 유연성에 영향을 미친다는 점에서 흥미로운 발견입니다.

결론적으로, DNA 복제 시기는 생명의 장대한 서사에서 퍼즐의 매혹적인 조각입니다. 이는 유전자 복제의 정확성이 초기 배아의 세포가 우리 몸에서 다른 유형의 세포를 생성하는 능력과 밀접하게 연관되어 있음을 보여줍니다. 연구자들이 이러한 연관성을 계속 탐구하면서 우리는 생명 전달의 본질, 즉 세포에서 세포로, 유기체에서 유기체로, 세포가 새로운 신체를 생성할 수 있게 만드는 요소에 대해 더 깊은 이해를 얻게 됩니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/12/231221012721.htm