Tin tức | Nhóm nghiên cứu Cornell sử dụng giải trình tự thế hệ mới để hé lộ cách các transposon di chuyển và tái định hình bộ gen
Các nhà nghiên cứu tại Cornell University báo cáo rằng CUT&Tag, một phương pháp lập bản đồ bộ gen độ phân giải cao vốn được sử dụng để nghiên cứu chất nhiễm sắc, có thể khắc phục xu hướng thiên lệch của phương pháp giải trình tự thông thường đối với các trình tự lặp lại. Phương pháp này mang lại độ rõ nét chưa từng có về cách transposon di chuyển, định vị và hoạt động trong bộ gen. Từng bị xem là "DNA rác", các yếu tố di truyền này hiện được công nhận là những thành phần quan trọng tham gia vào đáp ứng miễn dịch, chức năng thần kinh, sự phát triển của phôi và quá trình tiến hóa.
Nghiên cứu được công bố trên iScience vào ngày 21. Tác giả liên hệ Patrick Murphy (Tiến sĩ ’13), phó giáo sư sinh học phân tử và di truyền học tại College of Agriculture and Life Sciences của Cornell, cho biết bước tiến này ghi nhận chính xác vật chất bộ gen dạng rắn từng bị loại bỏ trong quá trình chuẩn bị mẫu, nơi transposon tập trung.
"DNA rác" không phải rác mà là tàn tích virus cổ đại tham gia sâu vào chức năng sinh học
Transposon lần đầu được phát hiện ở ngô bởi Barbara McClintock, người đoạt giải Nobel. Chúng bắt nguồn từ những lần nhiễm virus cổ đại. Khi DNA của virus xâm nhập vào tế bào mầm của vật chủ, nó có thể được di truyền qua các thế hệ và dần tích hợp vào bộ gen. Murphy cho biết: "Các trình tự DNA virus cổ đại này không còn là những tàn tích bất hoạt; chúng đã trở thành các thành phần then chốt giúp chúng ta hoạt động."
Ở người, sự "nhảy" của transposon có thể gây ra các đột biến góp phần dẫn đến bệnh, bao gồm bệnh máu khó đông và một số bệnh ung thư, hoặc bảo vệ cơ thể trước các nhiễm trùng hiện đại. Một số transposon được kích hoạt ở những giai đoạn sớm nhất của quá trình phát triển phôi và đóng vai trò then chốt trong hình thành tế bào gốc và phát triển nhau thai, góp phần thúc đẩy quá trình tiến hóa của động vật có vú.
Mặc dù transposon chiếm một nửa bộ gen người, nhiều chức năng của chúng vẫn chưa được biết rõ. Phương pháp giải trình tự thông thường làm ly giải tế bào và tách các pha rắn, lỏng. Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu chủ yếu nghiên cứu DNA ở pha lỏng, còn phần rắn giàu transposon bị bỏ qua vì chưa có phương pháp phù hợp, góp phần tạo nên nhãn "DNA rác".
Murphy cho biết: "Chúng tôi phát hiện phần rắn bị loại bỏ thực ra là nơi tập trung phần lớn transposon."
CUT&Tag lên tiếng thay cho một nửa bộ gen từng bị bỏ quên
CUT&Tag được giới thiệu vào 2019 để nghiên cứu cấu trúc chất nhiễm sắc. Nhóm Cornell chứng minh rằng phương pháp này cũng hoạt động tại các vùng transposon giàu trình tự lặp lại và cấu trúc phức tạp, đồng thời tránh được các thiên lệch liên quan đến những phương pháp thông thường như ChIP. Bước tiến này có tiềm năng liên ngành rộng lớn.
Một số chiến lược điều trị ung thư kích hoạt transposon trong bộ gen để khởi động các cuộc tấn công miễn dịch vào tế bào khối u. Hiểu rõ hơn các cơ chế này có thể hỗ trợ những liệu pháp nhắm trúng đích chính xác hơn. Murphy dự đoán: "Trong năm đến mười năm tới, chúng ta sẽ bước vào thời kỳ hoàng kim của nghiên cứu transposon, với tiềm năng tác động rộng đến điều trị lâm sàng, y học sinh sản, nghiên cứu phát triển, chọn giống nông nghiệp, vi sinh học và hình thành loài."
Hợp tác liên cơ sở thúc đẩy nghiên cứu
Tác giả thứ nhất Brandon Park gia nhập phòng thí nghiệm của Murphy khi Murphy còn là giáo sư tại University of Rochester. Các tác giả khác gồm Kristin Murphy (Tiến sĩ ’13), nghiên cứu viên cao cấp tại Cornell College of Veterinary Medicine, nghiên cứu sau tiến sĩ Shan Hua, nhà nghiên cứu Karli Casler và các cộng sự từ phòng thí nghiệm của Mitchell O’Connell tại University of Rochester. Nghiên cứu được tài trợ bởi National Institutes of Health (NIH).
Tin tức | Nhóm nghiên cứu Cornell sử dụng giải trình tự thế hệ mới để hé lộ cách các transposon di chuyển và tái định hình bộ gen
Tin tức | Nhóm nghiên cứu Cornell sử dụng giải trình tự thế hệ mới để hé lộ cách các transposon di chuyển và tái định hình bộ gen
Các nhà nghiên cứu tại Cornell University báo cáo rằng CUT&Tag, một phương pháp lập bản đồ bộ gen độ phân giải cao vốn được sử dụng để nghiên cứu chất nhiễm sắc, có thể khắc phục xu hướng thiên lệch của phương pháp giải trình tự thông thường đối với các trình tự lặp lại. Phương pháp này mang lại độ rõ nét chưa từng có về cách transposon di chuyển, định vị và hoạt động trong bộ gen. Từng bị xem là "DNA rác", các yếu tố di truyền này hiện được công nhận là những thành phần quan trọng tham gia vào đáp ứng miễn dịch, chức năng thần kinh, sự phát triển của phôi và quá trình tiến hóa.
Nghiên cứu được công bố trên iScience vào ngày 21. Tác giả liên hệ Patrick Murphy (Tiến sĩ ’13), phó giáo sư sinh học phân tử và di truyền học tại College of Agriculture and Life Sciences của Cornell, cho biết bước tiến này ghi nhận chính xác vật chất bộ gen dạng rắn từng bị loại bỏ trong quá trình chuẩn bị mẫu, nơi transposon tập trung.
"DNA rác" không phải rác mà là tàn tích virus cổ đại tham gia sâu vào chức năng sinh học
Transposon lần đầu được phát hiện ở ngô bởi Barbara McClintock, người đoạt giải Nobel. Chúng bắt nguồn từ những lần nhiễm virus cổ đại. Khi DNA của virus xâm nhập vào tế bào mầm của vật chủ, nó có thể được di truyền qua các thế hệ và dần tích hợp vào bộ gen. Murphy cho biết: "Các trình tự DNA virus cổ đại này không còn là những tàn tích bất hoạt; chúng đã trở thành các thành phần then chốt giúp chúng ta hoạt động."
Ở người, sự "nhảy" của transposon có thể gây ra các đột biến góp phần dẫn đến bệnh, bao gồm bệnh máu khó đông và một số bệnh ung thư, hoặc bảo vệ cơ thể trước các nhiễm trùng hiện đại. Một số transposon được kích hoạt ở những giai đoạn sớm nhất của quá trình phát triển phôi và đóng vai trò then chốt trong hình thành tế bào gốc và phát triển nhau thai, góp phần thúc đẩy quá trình tiến hóa của động vật có vú.
Mặc dù transposon chiếm một nửa bộ gen người, nhiều chức năng của chúng vẫn chưa được biết rõ. Phương pháp giải trình tự thông thường làm ly giải tế bào và tách các pha rắn, lỏng. Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu chủ yếu nghiên cứu DNA ở pha lỏng, còn phần rắn giàu transposon bị bỏ qua vì chưa có phương pháp phù hợp, góp phần tạo nên nhãn "DNA rác".
Murphy cho biết: "Chúng tôi phát hiện phần rắn bị loại bỏ thực ra là nơi tập trung phần lớn transposon."
CUT&Tag lên tiếng thay cho một nửa bộ gen từng bị bỏ quên
CUT&Tag được giới thiệu vào 2019 để nghiên cứu cấu trúc chất nhiễm sắc. Nhóm Cornell chứng minh rằng phương pháp này cũng hoạt động tại các vùng transposon giàu trình tự lặp lại và cấu trúc phức tạp, đồng thời tránh được các thiên lệch liên quan đến những phương pháp thông thường như ChIP. Bước tiến này có tiềm năng liên ngành rộng lớn.
Một số chiến lược điều trị ung thư kích hoạt transposon trong bộ gen để khởi động các cuộc tấn công miễn dịch vào tế bào khối u. Hiểu rõ hơn các cơ chế này có thể hỗ trợ những liệu pháp nhắm trúng đích chính xác hơn. Murphy dự đoán: "Trong năm đến mười năm tới, chúng ta sẽ bước vào thời kỳ hoàng kim của nghiên cứu transposon, với tiềm năng tác động rộng đến điều trị lâm sàng, y học sinh sản, nghiên cứu phát triển, chọn giống nông nghiệp, vi sinh học và hình thành loài."
Hợp tác liên cơ sở thúc đẩy nghiên cứu
Tác giả thứ nhất Brandon Park gia nhập phòng thí nghiệm của Murphy khi Murphy còn là giáo sư tại University of Rochester. Các tác giả khác gồm Kristin Murphy (Tiến sĩ ’13), nghiên cứu viên cao cấp tại Cornell College of Veterinary Medicine, nghiên cứu sau tiến sĩ Shan Hua, nhà nghiên cứu Karli Casler và các cộng sự từ phòng thí nghiệm của Mitchell O’Connell tại University of Rochester. Nghiên cứu được tài trợ bởi National Institutes of Health (NIH).
Nguồn bài viết:
Thu thập từ các nguồn trực tuyến