ข่าว | ทีม Cornell ใช้การหาลำดับเบสรุ่นใหม่เผยการเคลื่อนที่และการปรับเปลี่ยนจีโนมของทรานสโพซอน

ข่าว | ทีม Cornell ใช้การหาลำดับเบสรุ่นใหม่เผยการเคลื่อนที่และการปรับเปลี่ยนจีโนมของทรานสโพซอน

นักวิจัยจาก Cornell University รายงานว่า CUT&Tag ซึ่งเป็นวิธีทำแผนที่จีโนมความละเอียดสูงที่เดิมใช้ศึกษาการจัดโครมาติน สามารถลดอคติของการหาลำดับเบสแบบดั้งเดิมที่มีต่อส่วนลำดับซ้ำได้ วิธีนี้ทำให้เห็นอย่างชัดเจนอย่างไม่เคยมีมาก่อนว่าทรานสโพซอนเคลื่อนที่ อยู่ตำแหน่งใด และทำงานอย่างไรในจีโนม องค์ประกอบทางพันธุกรรมเหล่านี้เคยถูกมองว่าเป็น "DNA ขยะ" แต่ปัจจุบันเป็นที่ยอมรับว่ามีบทบาทสำคัญต่อการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน การทำงานของระบบประสาท การพัฒนาตัวอ่อน และวิวัฒนาการ

การศึกษานี้ตีพิมพ์ใน iScience เมื่อเดือนพฤศจิกายน 21 ผู้เขียนอาวุโส Patrick Murphy (Ph.D. ’13) รองศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาโมเลกุลและพันธุศาสตร์ใน College of Agriculture and Life Sciences ของ Cornell กล่าวว่า ความก้าวหน้านี้ช่วยเก็บข้อมูลสารพันธุกรรมส่วนแข็งได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเดิมถูกทิ้งระหว่างการเตรียมตัวอย่าง ทั้งที่เป็นบริเวณซึ่งทรานสโพซอนกระจุกตัวอยู่

"DNA ขยะ" ไม่ใช่ขยะ แต่เป็นร่องรอยไวรัสโบราณที่เกี่ยวข้องอย่างลึกซึ้งกับการทำงานทางชีวภาพ

ทรานสโพซอนถูกค้นพบครั้งแรกในข้าวโพดโดย Barbara McClintock ผู้ได้รับรางวัลโนเบล โดยมีต้นกำเนิดจากการติดเชื้อไวรัสในอดีต เมื่อ DNA ของไวรัสเข้าสู่เซลล์สืบพันธุ์ของโฮสต์ ก็อาจถ่ายทอดข้ามรุ่นและค่อย ๆ ผนวกรวมเข้ากับจีโนม "ลำดับ DNA ของไวรัสโบราณเหล่านี้ไม่ใช่ร่องรอยที่ไร้การทำงานอีกต่อไป แต่กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ช่วยให้เราทำงานได้" Murphy กล่าว

ในมนุษย์ การ "กระโดด" ของทรานสโพซอนอาจก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ที่อาจเกี่ยวข้องกับโรค รวมถึงฮีโมฟีเลียและมะเร็งบางชนิด หรือช่วยป้องกันการติดเชื้อในปัจจุบัน ทรานสโพซอนบางชนิดถูกกระตุ้นตั้งแต่ระยะแรกสุดของการพัฒนาตัวอ่อน และมีบทบาทสำคัญต่อการเกิดเซลล์ต้นกำเนิดและการพัฒนารก ซึ่งช่วยขับเคลื่อนวิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

แม้ทรานสโพซอนคิดเป็นครึ่งหนึ่งของจีโนมมนุษย์ แต่หน้าที่หลายอย่างยังไม่เป็นที่ทราบ การหาลำดับเบสแบบดั้งเดิมจะสลายเซลล์และแยกส่วนแข็งกับส่วนเหลว ตลอดหลายทศวรรษ นักวิจัยศึกษาหลัก ๆ เฉพาะ DNA ในส่วนเหลว ขณะที่ส่วนแข็งที่อุดมด้วยทรานสโพซอนถูกมองข้ามเนื่องจากไม่มีวิธีการที่เหมาะสม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งที่นำไปสู่คำเรียก "DNA ขยะ"

Murphy กล่าวว่า "เราพบว่าส่วนแข็งที่ถูกทิ้งไปแท้จริงแล้วเป็นบริเวณที่ทรานสโพซอนส่วนใหญ่อยู่"

CUT&Tag ช่วยให้อีกครึ่งหนึ่งของจีโนมที่ถูกมองข้ามได้มีเสียง

CUT&Tag ถูกนำเสนอในปี 2019 เพื่อศึกษาโครงสร้างโครมาติน ทีม Cornell แสดงให้เห็นว่าวิธีนี้ใช้ได้กับบริเวณทรานสโพซอนที่มีลำดับซ้ำและโครงสร้างซับซ้อนมาก พร้อมหลีกเลี่ยงอคติที่เกี่ยวข้องกับวิธีดั้งเดิม เช่น ChIP ความก้าวหน้านี้มีศักยภาพกว้างขวางในหลากหลายสาขา

กลยุทธ์การรักษามะเร็งบางแบบกระตุ้นทรานสโพซอนในจีโนม เพื่อให้ภูมิคุ้มกันโจมตีเซลล์เนื้องอก ความเข้าใจกลไกเหล่านี้ที่ดีขึ้นอาจสนับสนุนการรักษาแบบมุ่งเป้าที่แม่นยำยิ่งขึ้น Murphy คาดการณ์ว่า "ในอีกห้าถึงสิบปีข้างหน้า เราจะเข้าสู่ยุคทองของการวิจัยทรานสโพซอน ซึ่งอาจส่งผลกว้างขวางต่อการรักษาทางคลินิก เวชศาสตร์การเจริญพันธุ์ งานวิจัยด้านพัฒนาการ การปรับปรุงพันธุ์ทางการเกษตร จุลชีววิทยา และการเกิดสปีชีส์"

ความร่วมมือข้ามสถาบันช่วยขับเคลื่อนงานวิจัย

ผู้เขียนคนแรก Brandon Park เข้าร่วมห้องปฏิบัติการของ Murphy เมื่อ Murphy เป็นศาสตราจารย์ที่ University of Rochester ผู้เขียนคนอื่น ได้แก่ Kristin Murphy (Ph.D. ’13) นักวิจัยอาวุโสจาก Cornell College of Veterinary Medicine นักวิจัยหลังปริญญาเอก Shan Hua นักวิจัย Karli Casler และผู้ร่วมงานจากห้องปฏิบัติการของ Mitchell O’Connell ที่ University of Rochester งานวิจัยนี้ได้รับทุนจาก National Institutes of Health (NIH)

แหล่งที่มาของเรื่อง:

รวบรวมจากอินเทอร์เน็ต