Epigenetyczne przeprogramowanie w fazie rozwoju
Decyzje dotyczące losu komórki i rozróżnienia w fazie rozwoju określane są przez ściśle regulowane zdarzenia ekspresji genów. Z kolei geny są włączane i wyłączane poprzez przemodelowywanie chromatyny i modyfikację DNA. W finansowanym przez UE projekcie REPROGRAMMING przystąpiono do wyjaśniania mechanizmów molekularnych zaangażowanych w demetylację DNA całego genomu w mysiej zygocie bezpośrednio po zapłodnieniu. Choć kinetyka tego procesu podczas rozwoju jest dobrze udokumentowana, wydarzenia wstępne związane z usunięciem śladów metylacji DNA stanowią zagadkę. W tym celu naukowcy postanowili zbadać przeprogramowanie epigenetyczne, skupiając się na odkrytych niedawno białkach TET (translokacji t 10;11). Białka te usuwają ślady metylacji DNA w lokalizacjach znanych jako wyspy CpG poprzez konwertowanie metylowanej cytozyny (5mC) do postaci hydroksymetylocytozyny (5hmC). Naukowcy są przekonani, że ta ostatnia odgrywa pewną rolę w epigenetycznym przeprogramowaniu w rozwijającym się zarodku myszy. Wykorzystując obrazowanie fluorescencyjne, naukowcy śledzili in vivo proces znikania tworzenia się 5mC i 5hmC w nowo formujących się zygotach. Obserwacje te nie ujawniły bezpośredniej i natychmiastowej konwersji 5mC do 5hmC, co prawdopodobnie oznacza, że 5hmC i demetylacja DNA to odmienne zdarzenia. Dalsze doświadczenia in vitro potwierdziły te wnioski i dodatkowo pokazały, że aktywacja ścieżek naprawczych DNA w zygocie zależy od pojawienia się 5hmC. Zastosowanie ciekłej chromatografii w połączeniu ze spektrometrią masową pozwoliło naukowcom dokładnie wykryć spadek w poziomach 5mC w pierwotnych komórkach zarodkowych (PGC). Komórki te ostatecznie przyjmą formę przyszłych gamet zarodka. To potwierdziło implikacje demetylacji DNA jako procesu sprzyjającego generowaniu nowego profilu metylacji DNA zgodnie z funkcją PGC. Podsumowując, wyniki projektu REPROGRAMMING dostarczyły ważnych informacji na temat mechanizmów decydujących o demetylacji DNA we wczesnym rozwoju i w PGC. Wygenerowana wiedza pozwoli udoskonalić skuteczność manipulowania losem komórki in vitro oraz znaleźć zastosowania w medycynie regeneracyjnej poprzez technologię iPS.