Reprogramming of DNA observed in hu

Reprogramming of DNA observed in human germ cells for first time
A team of researchers led by the University of Cambridge has described for the first time in humans how the epigenome -- the suite of molecules attached to our DNA that switch our genes on and off -- is comprehensively erased in early primordial germ cells prior to the generation of egg and sperm. However, the study, published in the journal Cell, shows some regions of our DNA -- including those associated with conditions such as obesity and schizophrenia -- resist complete reprogramming.

Although our genetic information -- the 'code of life' -- is written in our DNA, our genes are turned on and off by epigenetic 'switches'. For example, small methyl molecules attach to our DNA in a process known as methylation and contribute to the regulation of gene activity, which is important for normal development. Methylation may also occur spontaneously or through our interaction with the environment -- for example, periods of famine can lead to methylation of certain genes -- and some methylation patterns can be potentially damaging to our health. Almost all of this epigenetic information is, however, erased in germ cells prior to transmission to the next generation

Professor Azim Surani from the Wellcome Trust/Cancer Research UK Gurdon Institute at the University of Cambridge, explains: "Epigenetic information is important for regulating our genes, but any abnormal methylation, if passed down from generation to generation, may accumulate and be detrimental to offspring. For this reason, the information needs to be reset in every generation before further information is added to regulate development of a newly fertilised egg. It's like erasing a computer disk before you add new data."

When an egg cell is fertilized by a sperm, it begins to divide into a cluster of cells known as a blastocyst, the early stage of the embryo. Within the blastocyst, some cells are reset to their master state, becoming stem cells, which have the potential to develop into any type of cell within the body. A small number of these cells become primordial germ cells with the potential to become sperm or egg cells.

In a study funded primarily by the Wellcome Trust, Professor Surani and colleagues showed that a process of reprogramming the epigenetic information contained in these primordial germ cells is initiated around two weeks into the embryo's development and continues through to around week nine. During this period, a genetic network acts to inhibit the enzymes that maintain or programme the epigenome until the DNA is almost clear of its methylation patterns.

Crucially, however, the researchers found that this process does not clear the entire epigenome: around 5% of our DNA appears resistant to reprogramming. These 'escapee' regions of the genome contain some genes that are particularly active in neuronal cells, which may serve important functions during development. However, data analysis of human diseases suggests that such genes are associated with conditions such as schizophrenia, metabolic disorders and obesity.

Walfred Tang, a PhD student who is the first author on the study, adds: "Our study has given us a good resource of potential candidates of regions of the genome where epigenetic information is passed down not just to the next generation but potentially to future generations, too. We know that some of these regions are the same in mice, too, which may provide us with the opportunity to study their function in greater detail."

Epigenetic reprogramming also has potential consequences for the so-called 'dark matter' within our genome. As much as half of human DNA is estimated to be comprised of 'retroelements', regions of DNA that have entered our genome from foreign invaders including bacteria and plant DNA. Some of these regions can be beneficial and even drive evolution -- for example, some of the genes important to the development of the human placenta started life as invaders. However, others can have a potentially detrimental effect -- particularly if they jump about within our DNA, potentially interfering with our genes. For this reason, our bodies employ methylation as a defence mechanism to suppress the activity of these retroelements.

"Methlyation is effective at controlling potentially harmful retroelements that might harm us, but if, as we've seen, methylation patterns are erased in our germ cells, we could potentially lose the first line of our defence," says Professor Surani.

In fact, the researchers found that a notable fraction of the retroelements in our genome are 'escapees' and retain their methylation patterns -- particularly those retroelements that have entered our genome in our more recent evolutionary history. This suggests that our body's defence mechanism may be keeping some epigenetic information intact to protect us from potentially detrimental effects.

Kết quả (Việt) 1:

Reprogramming DNA quan sát thấy trong con người các tế bào mầm cho lần đầu tiênMột nhóm các nhà nghiên cứu do Đại học Cambridge đã miêu tả lần đầu tiên trong con người như thế nào epigenome - bộ phân tử gắn liền với DNA của chúng tôi chuyển đổi gen của chúng tôi và tắt--toàn diện xoá hoàn toàn trong tế bào mầm nguyên thủy ban đầu trước khi các thế hệ của trứng và tinh trùng. Tuy nhiên, nghiên cứu, xuất bản trong tạp chí di động, cho thấy một số khu vực của DNA của chúng tôi - kể cả những người liên quan đến điều kiện như bệnh béo phì và tâm thần phân liệt - chống lại đầy đủ reprogramming.Mặc dù chúng tôi thông tin di truyền - ' mã của cuộc sống'--là văn bản trong DNA của chúng tôi, gen của chúng tôi được bật và tắt bởi biểu sinh 'thiết bị chuyển mạch'. Ví dụ, phân tử nhỏ methyl đính kèm vào DNA của chúng tôi trong một quá trình được gọi là methylation và đóng góp vào các quy định của gen hoạt động, mà là quan trọng cho sự phát triển bình thường. Methylation cũng có thể xảy ra một cách tự nhiên hoặc thông qua của chúng tôi tương tác với môi trường - ví dụ, các giai đoạn của nạn đói có thể dẫn đến methylation của một số gen - và một số mô hình methylation có khả năng có thể gây tổn hại đến sức khỏe của chúng tôi. Hầu như tất cả các thông tin biểu sinh này là, Tuy nhiên, xoá hoàn toàn trong tế bào mầm trước khi truyền cho các thế hệ tiếp theoGiáo sư Azim Surani từ Wellcome Trust/ung thư nghiên cứu anh sân bay Gurdon viện tại Đại học Cambridge, giải thích: "biểu sinh thông tin là quan trọng đối với quy định gen của chúng tôi, nhưng bất kỳ methylation bất thường, nếu truyền từ thế hệ này sang thế hệ, có thể tích lũy và được bất lợi cho con cái. Vì lý do này, các thông tin cần phải được đặt lại trong mỗi thế hệ trước khi thông tin được thêm vào để điều chỉnh phát triển của một quả trứng vừa được fertilised. Nó cũng giống như việc xóa đĩa máy tính trước khi bạn thêm dữ liệu mới."Khi một tế bào trứng được thụ tinh bởi một tinh trùng, nó bắt đầu phân chia thành một cụm của các tế bào được biết đến như là túi phôi một, giai đoạn đầu của phôi thai. Trong túi phôi, một số tế bào được đặt lại trạng thái tổng thể của họ, trở thành tế bào gốc, có khả năng phát triển vào bất kỳ loại của các tế bào trong cơ thể. Một số nhỏ của các tế bào trở thành tế bào mầm nguyên thủy có tiềm năng trở thành tinh trùng hoặc các tế bào trứng.Trong một nghiên cứu được tài trợ chủ yếu bởi sự tin tưởng Chào mừng, giáo sư Surani và đồng nghiệp cho thấy rằng một quá trình reprogramming biểu sinh thông tin trong các tế bào mầm nguyên thủy bắt đầu khoảng hai tuần vào sự phát triển của phôi thai và tiếp tục thông qua xung quanh thành phố tuần chín. Trong thời gian này, một mạng lưới di truyền đóng vai trò ức chế các enzyme mà duy trì hoặc chương trình epigenome cho đến khi các DNA là gần như rõ ràng của mô hình methylation của nó.Chủ yếu, Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu thấy rằng quá trình này không rõ ràng toàn bộ epigenome: khoảng 5% của DNA của chúng tôi xuất hiện khả năng chống reprogramming. Các khu vực 'escapee' của bộ gen chứa một số gen đặc biệt là hoạt động trong các tế bào thần kinh, mà có thể phục vụ chức năng quan trọng trong phát triển. Tuy nhiên, phân tích dữ liệu của bệnh của con người cho thấy rằng gen như vậy có liên quan đến điều kiện như tâm thần phân liệt, rối loạn chuyển hóa và béo phì.Walfred Tang, một học sinh tiến sĩ là tác giả đầu tiên vào các nghiên cứu, cho biết thêm: "nghiên cứu của chúng tôi đã cho chúng ta một nguồn lực tốt của các ứng viên tiềm năng của khu vực của bộ gen nơi biểu sinh thông tin được truyền lại không chỉ cho các thế hệ tiếp theo nhưng thế hệ tương lai có khả năng đến, quá. Chúng ta biết rằng một số của các khu vực tương tự ở chuột, quá, mà có thể cung cấp cho chúng tôi cơ hội học tập chức năng của họ chi tiết hơn."Epigenetic reprogramming also has potential consequences for the so-called 'dark matter' within our genome. As much as half of human DNA is estimated to be comprised of 'retroelements', regions of DNA that have entered our genome from foreign invaders including bacteria and plant DNA. Some of these regions can be beneficial and even drive evolution -- for example, some of the genes important to the development of the human placenta started life as invaders. However, others can have a potentially detrimental effect -- particularly if they jump about within our DNA, potentially interfering with our genes. For this reason, our bodies employ methylation as a defence mechanism to suppress the activity of these retroelements."Methlyation is effective at controlling potentially harmful retroelements that might harm us, but if, as we've seen, methylation patterns are erased in our germ cells, we could potentially lose the first line of our defence," says Professor Surani.In fact, the researchers found that a notable fraction of the retroelements in our genome are 'escapees' and retain their methylation patterns -- particularly those retroelements that have entered our genome in our more recent evolutionary history. This suggests that our body's defence mechanism may be keeping some epigenetic information intact to protect us from potentially detrimental effects.

Kết quả (Việt) 2:

Tái lập trình của DNA quan sát thấy trong các tế bào mầm cho con người lần đầu tiên
Một nhóm các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi trường Đại học Cambridge đã được mô tả lần đầu tiên ở người như thế nào epigenome - bộ phần mềm của các phân tử gắn vào DNA của chúng tôi mà chuyển đổi gen của chúng ta và tắt - - bị xóa một cách toàn diện trong các tế bào mầm nguyên thủy đầu trước khi thế hệ của trứng và tinh trùng. Tuy nhiên, các nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Cell, cho thấy một số vùng của DNA của chúng tôi - bao gồm cả những người có liên quan với các bệnh như béo phì và tâm thần phân liệt -. Chống tái lập trình hoàn chỉnh Mặc dù thông tin di truyền của chúng tôi - "mã của cuộc sống" - là bằng văn bản trong DNA của chúng tôi, các gen của chúng tôi được bật và tắt bằng cách biểu sinh 'tắc'. Ví dụ, các phân tử nhỏ methyl gắn vào DNA của chúng tôi trong một quá trình gọi là methyl hóa và góp phần vào việc điều tiết hoạt động gen, đó là quan trọng cho sự phát triển bình thường. Methyl hóa cũng có thể xảy ra một cách tự nhiên hoặc thông qua sự tương tác của chúng tôi với môi trường - ví dụ, thời kỳ đói kém có thể dẫn đến sự methyl hóa gen nhất định - và một số mô hình trình methyl hóa có thể có khả năng gây tổn hại cho sức khỏe của chúng ta. Hầu như tất cả các thông tin biểu sinh này được, tuy nhiên, xoá hoàn toàn trong các tế bào mầm để truyền cho thế hệ tiếp theo Giáo sư Azim Surani từ Viện Anh Gurdon Wellcome Trust / nghiên cứu ung thư tại Đại học Cambridge, giải thích: "thông tin biểu sinh là rất quan trọng trong việc điều chỉnh của chúng tôi gen, nhưng bất kỳ methyl hóa bất thường, nếu truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác, có thể tích lũy và gây bất lợi cho con cái. Vì lý do này, các thông tin cần phải được thiết lập lại trong mọi thế hệ trước khi tiếp tục thông tin được thêm vào để điều chỉnh sự phát triển của một quả trứng mới được thụ tinh. Nó giống như xóa một ổ đĩa máy tính trước khi bạn thêm dữ liệu mới. " Khi một tế bào trứng được thụ tinh bởi tinh trùng, nó bắt đầu phân chia thành một nhóm tế bào được gọi là túi phôi, giai đoạn đầu của phôi thai. Trong túi phôi, một số tế bào được thiết lập lại trạng thái tổng thể của họ, trở thành các tế bào gốc, có khả năng phát triển thành bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể. Một số nhỏ các tế bào trở thành tế bào mầm nguyên thủy với tiềm năng trở thành các tế bào tinh trùng hoặc trứng. Trong một nghiên cứu của tổ chức Wellcome Trust, Giáo sư Surani và các đồng nghiệp tài trợ chủ yếu cho thấy một quá trình lập trình lại các thông tin biểu sinh có trong các tế bào mầm nguyên thủy là bắt đầu khoảng hai tuần vào sự phát triển của phôi thai và tiếp tục cho đến khoảng tuần chín. . Trong thời gian này, một mạng di truyền đóng vai trò ức chế các enzym duy trì hoặc chương trình epigenome cho đến khi DNA là gần như rõ ràng về mô hình methyl hóa của nó Điều quan trọng, tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tìm thấy rằng quá trình này không xóa toàn bộ epigenome: khoảng 5% DNA của chúng tôi xuất hiện kháng để tái lập trình. Những 'đào thoát' vùng hệ gen chứa một số gen đặc biệt hoạt động trong các tế bào thần kinh, có thể phục vụ các chức năng quan trọng trong quá trình phát triển. Tuy nhiên, phân tích dữ liệu của bệnh nhân cho thấy rằng gen này có liên quan với các bệnh như tâm thần phân liệt, rối loạn chuyển hóa và béo phì. Walfred Tang, một sinh viên tiến sĩ là tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết thêm: "Nghiên cứu của chúng tôi đã cho chúng ta một nguồn lực tốt các ứng cử viên tiềm năng của vùng hệ gen biểu sinh mà thông tin được truyền xuống không chỉ cho thế hệ tiếp theo, nhưng có tiềm năng cho các thế hệ tương lai, quá. Chúng tôi biết rằng một số những khu vực đều giống nhau ở chuột, quá, mà có thể cung cấp cho chúng tôi cơ hội để nghiên cứu chức năng của mình một cách chi tiết hơn. " tái lập trình biểu sinh cũng có những hậu quả tiềm năng cho cái gọi là "vật chất tối" trong hệ gen của chúng tôi. Như nhiều như một nửa của DNA của con người là ước tính được bao gồm 'retroelements', các vùng của DNA đã bước vào gen của chúng ta từ những kẻ xâm lược nước ngoài bao gồm cả vi khuẩn và ADN thực vật. Một số khu vực có thể có lợi và thậm chí hướng tiến hóa - ví dụ, một số gen quan trọng đối với sự phát triển của nhau thai của con người bắt đầu cuộc sống là kẻ xâm lược. Tuy nhiên, những người khác có thể là có ảnh hưởng bất lợi - đặc biệt là nếu họ nhảy về trong DNA của chúng tôi, có khả năng can thiệp vào gen của chúng ta. Vì lý do này, cơ thể chúng ta sử dụng methyl hóa như là một cơ chế bảo vệ để ngăn chặn hoạt động của những retroelements. "Methlyation là có hiệu quả trong việc kiểm soát retroelements có hại mà có thể làm hại chúng ta, nhưng nếu như chúng ta đã thấy, các mẫu methyl hóa được xoá hoàn toàn trong mầm của chúng tôi tế bào, chúng ta khả năng sẽ mất dòng đầu tiên của quốc phòng của chúng tôi, "theo lời giáo sư Surani. Trong thực tế, các nhà nghiên cứu tìm thấy rằng một phần đáng chú ý của retroelements trong bộ gen của chúng tôi là 'đào thoát' và giữ lại mẫu methyl hóa của họ - đặc biệt là những retroelements có nhập vào hệ gen của chúng ta trong lịch sử tiến hóa gần đây của chúng tôi. Điều này cho thấy cơ chế bảo vệ của cơ thể có thể được lưu giữ một số thông tin biểu sinh còn nguyên vẹn để bảo vệ chúng ta khỏi tác động có hại.