Skaczące geny a rozwój

Retrotranspozony to mobilne elementy genetyczne rozprzestrzenione w całym genomie i przynajmniej połowa ludzkiego materiału genetycznego wywodzi się właśnie z nich. Długie elementy rozproszone (LINE) są to transpozony działające w ludzkim mózgu, generujące zróżnicowanie genomów neuronalnych.

Niedawne badania prowadzone przez uczestników projektu SOMATIC_MOSAICISM (LINE-1 retrotransposition in human somatic cells) wskazują, że aktywność LINE zachodzi w pluripotencjalnych komórkach macierzystych podczas rozwoju zarodka. Aby określić, czy i jak LINE działają we wszystkich trzech listkach zarodkowych – endodermie, mezodermie i ektodermie, badacze stworzyli mysi model.

Naukowcy przeprowadzili testy retrotranspozycji w komórkach macierzystych różnych tkanek, w tym komórkach macierzystych ludzkiego zarodka (hESC) i neuronalnych komórkach progenitorowych (NPC). Co interesujące, wysoki poziom retrotranspozycji znaleziono jedynie w przypadku NPC i komórek zróżnicowanych w dojrzałe neurony. Jest to istotne, jako że stanowi dowód na występowanie somatycznej retrotranspozycji w niedzielących się neuronach.

Obserwacja poziomu RNA i białek ekspresji LINE w różnych listkach zarodkowych wykazała, że w NPC zachodzi umiarkowana ekspresja RNA i białka LINE-1. W innych listkach zarodkowych stwierdzono niższe poziomy, co może być wyjaśnieniem dużego nasilenia somatycznej retrotranspozycji w NPC.

Wykorzystując nowy protokół, zespół projektu SOMATIC_MOSAICISM zmapował również kilka nowych insercji LINE-1 w hESC. Umożliwi to wykrywanie punktów insercji zależnych od listka zarodkowego w przyszłych pracach planowanych przez zespół. Stworzenie nowych linii komórek hESC, które umożliwią indukowalną retrotranspozycję LINE-1, pozwoli określić związane z tym geny.

Badanie SOMATIC_MOSAICISM dostarczyło ważnych podstaw do odkrywania, w jaki sposób plastyczność genetyczna włączana jest w genom człowieka. Wynikające z tego zmiany w ekspresji genów mogą nie tylko wygenerować zmienność, lecz również spowodować choroby neurologiczne i niektóre nowotwory.