Bilim adamları, kök hücre farklılaşması için anahtar kopyalama faktörlerini ortaya koyuyor
Son zamanlarda, uluslararası akademik dergi "Cell Stem Cell" (Cell Stem Cell), Çin Bilimler Akademisi Matematik ve Sistem Bilimi Enstitüsü ve Stanford Üniversitesi'nden araştırmacılar arasında yapılan bir işbirliği olan kök hücre farklılaşması için gen düzenleme ağ modellemesinin sonuçlarını çevrimiçi olarak yayınladı. Bu sonuç, aşağı akış gen ekspresyonunu düzenlemek için transkripsiyon faktörleri ve düzenleyici unsurların kombinasyonunu tanımlamak için eşleşen gen ekspresyonu ve kromatin erişilebilirlik verilerini kullanan, hücre durum geçişini gösteren bir kromatin düzenleyici ağ oluşturan ve ağ analizi yoluyla TFAP2C'yi tanımlayan matematiksel bir model ortaya koymaktadır. Ve p63, sırasıyla yüzey ektoderminin başlamasının ve keratinosit olgunlaşmasının anahtar faktörleridir ve soy tipleme sırasında epigenetik geçişte TFAP2C-p63'ün geribildirim düzenleme mekanizmasını ortaya koymaktadır.
Kök hücreler, insan hastalıklarının tedavisine umut getiriyor. Bununla birlikte, örneğin Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü Kök Hücre Biyolojisi Fonu Danışmanı Marion Zatz, Kök hücre araştırmalarındaki en büyük zorluklardan biri, kök hücrelerin bir hücreye dönüşümünün nasıl düzenleneceğidir. Belirli bir hücre türü ". Matematik Okulu'nda araştırmacı olan Wang Yong, bu önemli bilimsel soruna yanıt olarak, Stanford Üniversitesi İstatistik Bölümü'nde profesör olan Wing Hung Wong, Anthony Oro, Howard Chang ve Tıp Fakültesi Dermatoloji Bölümü'nde profesör olan Dr. Li Lingjie ile yakın çalıştı. Keratinosit farklılaşması sırasında kromatin erişilebilirliği ve gen ekspresyonu zaman serisi verileri eşleşti ve transkripsiyon faktörü ile erişilebilir düzenleyici öğe-hedef gen üçlüsü için kök hücrelerin farklılaşma sürecindeki iki anahtar faktörü ortaya çıkaran bir ağ çıkarım modeli önerdi. Geçiş aşaması: yüzey ektoderminin ilk aşaması ve keratinositlerin olgunlaşma aşaması TFAP2C ve p63, sırasıyla soy başlangıcı ve olgunlaşma için anahtar transkripsiyon faktörleri olarak tanımlandı. Fonksiyonel deneyler yoluyla, yüzey ektoderm farklılaşmasını başlatmak için p63 yerine TFAP2C'nin yeterli olduğu ve TFAP2C tarafından başlatılan progenitör hücrelerin fonksiyonel keratinositlere olgunlaşabildiği bulunmuştur. Mekanik olarak TFAP2C, yüzey ektoderminin kromatin durumundaki değişiklikleri tetikler ve p63 ekspresyonunu indükler, böylece olgunlaşma faktörü p63'ün ekspresyonunu pozitif olarak düzenlemesine ve farklılaşma sürecinin tamamlanmasını teşvik etmek için TFAP2C'nin erken aşamasında başlatılan bazı orijinal genleri kapatmasına izin verir. Bu çalışma, gelecekte rejeneratif tıbbın ilerlemesini teşvik etmesi beklenen kromatin durumlarının geçişini kontrol eden düzenleyici ağın çıkarımına yönelik genel bir modelleme çerçevesi sağlar.
Yong Wang, uzun zamandır gen ekspresyon seviyelerinin hassas kontrolü için düzenleyici ağların matematiksel modellemesine odaklandı.Önceden, iş arkadaşlarıyla birlikte, transkripsiyon faktörü TF, kromatin düzenleyici faktör CR ve düzenleyici eleman RE etkileşim ağını ortaya çıkarmak için yeni bir yöntem olan PECA'yı geliştirdi. PECA, transkripsiyonel düzenlemenin üç temel yönünü modellemeye odaklanır: Birincisi, CR ile sekansa özgü TF arasındaki etkileşime dayalı olarak CR'nin bağlanma bölgesini RE'ye göre çıkarın; İkincisi, CR'nin bağlanmasına ve RE'nin erişilebilirliğine dayalı olarak tahmin edin RE'nin aktivasyon durumu; Üçüncü olarak, aktive RE'ye bağlanan TF'ye dayalı olarak hedef genlerin ekspresyonunu tahmin edin. PECA, hücreye özgü bir düzenleyici ağ oluşturmak için DNA öğelerinin Ansiklopedisi (ENCODE) projesindeki çok hücreli tip eşleştirme kromatin durumu ve gen ekspresyon verilerine uygulanır. Kök hücre farklılaşmasının zaman serisi verilerinin modellenmesi için önemli transkripsiyon faktörlerinin ve geri besleme düzenleme mekanizmalarının keşfi, bu modelleme çerçevesinin bir başka başarılı uygulamasıdır. Bu önemli verileri yorumlamak için matematiksel modellerin kullanılması, genom sonrası çağda gen düzenleyici ağların anlaşılmasını büyük ölçüde teşvik edecektir.
Bu araştırma, Çin Bilimler Akademisi ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı'nın B Tipi pilot projesi tarafından finanse edildi. Matematik Okulu Du Renzana, Xin Jingxue ve Chen Lang'ın lisansüstü öğrencileri veri modelleme ve hesaplamaya katıldı.
(Sol): Kök hücrelerin farklılaşma sürecine dayanan transkripsiyon faktörü ile erişilebilir düzenleyici eleman-hedef gen üçlüsünün ağ çıkarım modeli; (sağda): Epidermal keratinosit farklılaşmasının ilk ve olgun aşamalarında düzenleyici ağ.
Kaynak: Matematik ve Sistem Bilimleri Akademisi, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
