Singapore scienziati descrivono nuovo metodo per 3-D di tutta la ricerca di tutta mappatura del genoma

Risultati riportati in Nature di questa settimana
In questa settimana NATURA, Genome Institute di Singapore (GIS), gli scienziati segnalare un progresso tecnologico per lo studio dell'espressione genica e la regolazione in tre dimensioni del genoma di Stato pieghevole e loop attraverso lo sviluppo di una nuova tecnologia.

La tecnologia è CHIA-PET (Chromatin Interaction Analysis utilizzando associati End sequenziamento Tag). Cromatina è una complessa combinazione di DNA e proteine che formano i cromosomi.

"Molti studi hanno trovato che le regioni del genoma che non sono vicino a geni sono molto importanti nel controllo della malattia", ha detto Melissa Fullwood, Ph.D., primo autore della carta di ricerca e membro di un team di scienziati guidati da GIS Yijun Ruan , Ph.D., Senior Gruppo Leader e Direttore Associato di tecnologie genomiche, e Senior Research Scientist Edwin Cheung, Ph.D.

"Nel pensare a come questo possa accadere, molti scienziati ipotizza che le interazioni cromatina - 3-loop tridimensionale del DNA - potrebbe essere quello che permettere a queste regioni in remoto parlare con i geni," il Dott. Fullwood aggiunto.

"La scoperta successiva della cromatina interazioni tra geni specifici e siti specifici Enhancer generato un grande interesse per trovare le interazioni cromatina durante l'intero genoma. Il nostro studio è uno dei primi ad essere in grado di affrontare questo 'Santo Graal' di genomica, '" disse lei.

Fin da quando il genoma umano è stato trovato ad essere organizzati in tre dimensioni (3D) modo piuttosto che in una due-dimensionale lineare, gli scienziati sono stati chiamati a trovare un metodo efficace per studiare la regolazione delle attività dei geni che ha preso in considerazione il complessità della sua struttura 3D.

Utilizzando la tecnologia PET-CHIA, gli scienziati GIS sono riuscite a superare la sfida e ha confermato la presenza del genoma a livello lungo le interazioni cromatina gamma.

Utilizzando il recettore estrogeno-α (ERα) come modello, gli scienziati hanno studiato GIS come il genoma umano è stato organizzato in risposta agli estrogeni segnalazione per controllare l'espressione di geni nelle cellule del cancro al seno. Hanno scoperto che ERα di rilevanti lungo interazioni cromatina gamma nel genoma umano sono stati coinvolti in un meccanismo principale di regolazione dell'espressione genica estrogeno-mediata.

"Il nostro Istituto ha lavorato per sviluppare questa tecnologia per rispondere a una domanda fondamentale per il cancro. Questi risultati ci mostrano che le interazioni DNA di ordine superiore su una scala del genoma può spiegare alcune delle contraddizioni in studi precedenti. Questo lavoro aprirà la strada per lo sviluppo di anti altamente specifici trattamenti ormonali nel cancro della mammella ", ha detto Edison Liu, MD, Executive Director of GIS, uno degli istituti di ricerca sponsorizzata dall'Agenzia di Singapore per la Scienza, tecnologia e ricerca (A * STAR).

"Lo studio rappresenta un vero tour de force scientifica. Si presenta con un enorme genoma scala le interazioni tra un insieme specifico di esaltatori e dei geni che regolano. L'approccio ei risultati mostrato qui sarà certamente ben accolto dalla comunità di grandi dimensioni l'analisi della regolazione genica ", ha detto Edward Rubin, MD, Ph.D., direttore della divisione di Genomica presso il Lawrence Berkeley National Laboratory, University of California, Berkeley, e direttore del US Department of Energy Joint Genome Institute. Dr. Rubin è un membro del GIS Scientific Advisory Board.

Del Chia-metodologia PET e il ERα-bound mappa interazione umana cromatina rappresentano il punto di partenza di un campo del tutto nuovo per gli scienziati di studiare come il genoma umano è piegato al fine di comunicare i codici nella regolazione dell'espressione genica. Fondamentale per dipanare i meccanismi di controllo del genoma durante la differenziazione cellulare, Chia-PET e la mappa di interazione cromatina può portare a una migliore comprensione e controllo delle malattie. Questo metodo si basa su un gene sequencing rivoluzionario metodo noto come affiliato DITAG end (PET) sequenziamento, che è stato sperimentato nel 2005 da GIS scienziati, guidati da Senior Leaders Group Yijun Ruan, Ph.D., e Chia-Lin Wei, Ph . D.

Questo lavoro è stato riconosciuto e finanziato da una sovvenzione da parte del National Institutes of Health (NIH), consorzio di ricerca pubblico noto come ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements).



Note per i giornalisti:

I risultati della ricerca sono riportati nel 5 novembre 2009 questione di NATURA in un documento intitolato ", un estrogeno Receptor α-bound dell'uomo cromatina interactome".

Autori:

Melissa J. Fullwood 1, Mei Hui Liu1, Tu Fu pan1, giugno Liu1, Xu Han1, Yusoff Bin Mohamed1, Yuriy L. Orlov 1, Stoyan Velkov1, Andrea HO1, Poh Huay Mei1, Elaine GY Chew1, Phillips Yao Hui Huang1, Willem-Jan Welboren2, Yuyuan Han1, Hong-Sain Ooi1, Pramila Ariyaratne N. 1, Vinsensius B. Vega 1, Yanquan Luo1, Peck Yean Tan1, Pei Ye Choy1, KD Senali Abayratna Wansa1, Bing Zhao1, Kar Sian LIM1, Shi Chi Leow1, Jit Sin Yow1 , Roy Joseph1, Haixia LI1, Kartiki V. Desai 1, Jane S. Thomsen 1, Tasso Kok Lee1, R. Krishna Murthy Karuturi1, Thoreau Herve1, Guillaume Bourque1, Hendrik G. Stunnenberg 2, Xiaoan Ruan1, Valere Cacheux-Rataboul1, Wing-Kin Sung1 , 3, T. Edison Liu 1, Chia-Lin Wei1, Edwin Cheung1, 4,5, *, Yijun Ruan1, 4, *

1. Genome Institute di Singapore, Agenzia per la Scienza, Tecnologia e Ricerca, Singapore;
2. Dipartimento di Biologia Molecolare, Nijmegen Centre for Molecular Life Sciences, Radboud University, The Netherlands;
3. Department of Computer Science, School of Computing, National University of Singapore, Singapore;
4. Dipartimento di Biochimica, Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore, Singapore;
5. School of Biological Sciences, Nanyang Technological University, Singapore

* Autori corrispondenti:

Yijun Ruan, Ph.D. 65 6478 8073;ruanyj@gis.a-star.edu.sg e

Edwin Cheung, PhD: 65 6478 8184; ungcwe@gis.a-star.edu.sg

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Evoluzione dell'uomo - Singapore unisce i primi passi di studio del gene
Posted: 05 November 2009 1.029 ore


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A molecule of DNA




SINGAPORE: Come uomo si è evoluto potrebbe un giorno essere scientificamente reconstucted attraverso un progetto che coinvolge A Singapore * STAR scienziati, che aiuteranno la raccolta di tessuti e campioni di DNA di 10.000 specie di animali.

Scienziati dell'Istituto A * STAR's of Molecular and Cell Biology (IMCB) farà coppia con 70 eminenti scienziati da zoo, musei, centri di ricerca e università del Nord e del Sud America, Europa, Asia e Australia, nello sforzo, denominato il Progetto Genoma 10K .

Diretto dal prof Byrappa Venkatesh, che dirige il laboratorio di genomica comparativa a IMCB e che è uno dei presidenti del Comitato Genoma 10K, il progetto creerà un archivio prezioso di sequenze di DNA per studi comparativi su una scala mai fatto prima.

Tenendo la teoria dell'evoluzione di Darwin ad un altro livello, il progetto consentirà agli scienziati di ricostruire la storia evolutiva del genoma umano e di altri vertebrati.

"Genomi contengono informazioni dal passato - sono fossili molecolari - e le sequenze che hanno da vertebrati sarà una fonte essenziale di ricco di informazioni," ha detto il premio Nobel Sydney Brenner Dr, che è il consulente scientifico del presidente A * STAR e co-direttore del il laboratorio IMCB.

"Il problema più impegnativo intellettuale nel campo della biologia di questo secolo sarà la ricostruzione del nostro passato biologico così possiamo capire come gli organismi complessi come noi si è evoluta", ha aggiunto.

Oltre ad essere in grado di confrontare gli animali e genomi umani, gli scienziati saranno in grado di comprendere i cambiamenti genetici e gli adeguamenti che si verificano nei vertebrati.

Ciò contribuirà a sforzi di conservazione in quanto gli scienziati possono essere in grado di prevedere come gli animali rispondono al cambiamento climatico, le malattie emergenti, e la concorrenza.

Prof Venkatesh ha detto, "Questo progetto non solo generare sequenze di tutti i genomi dei vertebrati importanti che ci sono state pensando di sequenza, ma anche ci darà l'accesso alle più recenti tecnologie di sequenziamento e strumenti di analisi di sequenza per gli studi di genomica a Singapore".

La proposta per il progetto, avviato nel mese di aprile 2009, è delineata in un documento dal titolo "Una proposta per ottenere tutta la sequenza del genoma di 10.000 specie di vertebrati", che sarà pubblicata sul Journal of Heredity.

I promotori del Progetto Genoma 10K comprendono Prof David Haussler, professore di Ingegneria Biomolecolare presso l'Università di California, Santa Cruz, il dottor Stephen J. O'Brien, Capo del Laboratorio di diversità genomica presso il National Cancer Institute e Prof. Oliver A. Ryder , Direttore di Genetica presso l'Istituto zoo di San Diego per la Conservazione della ricerca e professore aggiunto di Biologia UC San Diego.
GIS-Led Team Pubblica Metodo per la mappatura del genoma-Wide Interazioni Chromatin
November 04, 2009
Da un giornalista del personale GenomeWeb
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+E-mailVersione stampabileFeed RSSNEW YORK (GenomeWeb News) - I ricercatori provenienti da Singapore e Paesi Bassi registrano in Natura oggi, che usato con successo la loro CHIA-PET metodo per mappare il recettore degli estrogeni alfa-interactome cromatina connessi in cellule di carcinoma mammario umano.

La squadra, dal Genome Institute di Singapore e della Radboud University usato la loro "analisi di interazione cromatina con accoppiato-tag di chiusura" sequenziamento approccio - soprannominato CHIA-PET - Per trovare le interazioni tra le interazioni cromatina mappa in una linea di tumore umano della mammella cella che erano stati esposti agli estrogeni. Il loro metodo fornisce uno scorcio di interazione tra la natura tridimensionale del genoma, la funzione del recettore degli estrogeni alfa, e la regolazione dei geni.

Precedenti studi di immunoprecipitazione della cromatina suggeriscono fattore di trascrizione numerosi siti di legame sono ubicate lontano dai promotori che regolano, il gruppo ha preso atto, suggerendo tre il genoma di forma tridimensionale svolge un ruolo più importante nella regolazione dei geni e di espressione che è attualmente apprezzato.

"[M] qualsiasi scienziati ha ipotizzato che le interazioni cromatina - 3-loop tridimensionale del DNA - potrebbe essere quello che permettere a queste regioni in remoto parlare con i geni," l'autore Melissa Fullwood, un ricercatore post-dottorato presso GIS, ha detto in un comunicato.

Tuttavia, Fullwood ei suoi colleghi hanno sostenuto, è spesso poco chiaro quale di queste interazioni a lungo raggio sono funzionalmente importante.

"Anche se distale siti di legame è stato dimostrato che regolano la trascrizione da parte della cromatina interazioni a lungo raggio a pochi loci, interazioni cromatina e il loro impatto sulla trascrizione del regolamento non sono stati indagati in un genoma maniera ampia", hanno scritto.

Per lo studio in corso, i ricercatori hanno utilizzato CHIA-PET - in collaborazione con chip-Seq, chip-qPCR, e dei dati di microarray - per valutare le interazioni tra le interazioni cromatina relative al recettore degli estrogeni alfa, o ERα. Del Chia-PET approccio coinvolge cross-linking interazioni cromatina con formaldeide, immunoprecipitazione della cromatina, e il sequenziamento del DNA associate sulla base appaiati-tag di chiusura.

Il team di trattamento umano delle cellule di cancro al seno linea denominato MCF-7 con estrogeni e utilizzati CHIA-PET sequenze generata utilizzando la Illumina Genome Analyzer II per creare una mappa di ERα e delle interazioni cromatina in tutto il genoma in cellule MCF-7. Successivamente, si sono verificati i primi risultati utilizzando un indipendente ERα CHIA-biblioteca PET creato con un anticorpo diversi ERα.

Questi risultati suggeriscono che le interazioni che si svolgono in tutto e tra i cromosomi contribuire alla funzione ERα, il gruppo ha preso atto, con i loro esperimenti successivi evidenziando la misura in cui le interazioni cromatina partecipare l'attivazione trascrizionale di ERα geni associati a seguito di segnalazione di ormoni estrogeni.

"Questi risultati ci mostrano che le interazioni DNA di ordine superiore su una scala del genoma può spiegare alcune delle contraddizioni in grandi [cancro] studi", co-autore Edison Liu, direttore esecutivo del Genome Institute di Singapore, ha detto in un comunicato. "Questo lavoro aprirà la strada per lo sviluppo di anti altamente specifici trattamenti ormonali nel cancro della mammella".

Sulla base dei loro risultati, il team sospetta che le interazioni cromatina rappresenta un meccanismo fondamentale di regolamentazione nel genoma dei mammiferi in generale. Come tali, le persone coinvolte dire del Chia-PET approccio promettente per comprendere le interazioni del DNA e di regolazione genica in una varietà di tipi di cellule.

"Ci aspettiamo che questo cromatina global map interactome e del Chia-test PET sarà un prezioso punto di partenza per studi futuri di architettura a tre dimensioni della biologia trascrizione per intero contesto del genoma", i ricercatori hanno concluso.