Von Vätern für Kinder, die Lieferung von erblichen Informationen erfordert die sorgfältige Verpackung der DNA in den Spermien. Aber nur, wie die Natur diese Pakete DNA vorzubereiten, Nachwuchs ist nicht klar. Mit der neuen Technologie zeigen die 3D-Organisation der DNA in Reifen männlichen Keimzellen, Wissenschaftler offenbart eine entscheidende Periode in der Entwicklung, die hilft zu erklären, wie Väter weitergeben von genetischen Informationen für zukünftige Generationen.
Die Zeit war gefangen in einer Phase der männlichen Spermien Entwicklung namens Meiose. Dies ist, wenn die reproduktiven Zellen, die sogenannten Keimzellen, sind die Reifung in Spermien, die düngen ein weibliches ei, legen das Fundament, um alle Zellen für ein Kind. Die Veröffentlichung der Ergebnisse in Nature Structural & Molecular Biology, reproduktive Biologen in Cincinnati Kinderklinik Medical Center sagen, die Natur bereitet die 3D-Organisation der DNA, bevor Sie Verpacken es in Spermien.
Durch die Zeit, die der Keim-Zellen tatsächlich zu der fruchtbaren Spermien, die genetische material ist fest angeordnet. Die männliche Keimzelle der Erbsubstanz hat, eine präzise 3D-Organisation in der Zelle die genetische Kontrolle Zentrum, den Kern. Forscher berichten, dass diese 3D-Organisation ist notwendig für einen Mann zu helfen, produzieren die nächste generation des Lebens.
„Wir schlagen vor, dass männliche Spermien nicht nur ein Träger der DNA. Unsere Daten deuten darauf hin, dass die drei-dimensionale Organisation in den Zellkern hilft etablieren eine molekulare Grundlage, die reproduzieren können, eine vollständige zygote fähig zu werden, die nächste generation“, sagte Satoshi Namekawa PhD, ein principal investigator der Studie und Mitglied der Abteilung der Reproduktiven Wissenschaften.
Die Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit, neue Forschung zu untersuchen, wie die 3D-Organisation des genetischen Materials wirkt sich auf Fruchtbarkeit und Probleme wie Frühgeburt oder Totgeburt. Auch Ihre Mitarbeit an der Studie war das Labor von Noam Kaplan, PhD am Technion Israel Institute of Technology in Haifa, Israel.
Nature ‚ s Way
Mit der Reifung der Keimzellen von männlichen Mäusen für Ihre Studie, die Forscher geschliffen in der Meiose auf der Bühne, wenn die männlichen Keimzellen Schuppen die Hälfte Ihrer Chromosomen, während das mischen um das genetische material. Dies ist ein Teil der Natur die Regel, dass männliche und weiblichen Säugetieren beteiligen sich mit jeweils der Hälfte Ihres genetischen Materials zu erzeugen gentechnisch ganze aber diverse Mitglied der nächsten generation. Haben die Menschen insgesamt 46 Chromosomen, die mit Mutter und Vater jedem Beitrag 23.
Mit einer Technologie namens Hi-C, konnten die Forscher zeigen die 3D-Organisation und Interaktionen der Chromosomen, ebenso wie die Gene im Zellkern der meiotic männlichen Keimzellen. Die Autoren schlagen vor, dass die Vorbereitung der 3D-Organisation in der Meiose ist wichtig für die Gene, die Keimzellen, um wieder Ihre Fähigkeit zu produzieren alle Zellen des Körpers nach der Düngung eine weibliche Eizelle.
„In der Meiose, Genexpression, ist extrem hoch und vielfältig“, sagte Kris Alavattam, die Studie der erste Autor und Mitglied der Namekawa Labor. „Viele dieser Gene sind essentiell für die Keimzellen zu entwickeln, und viele ausgedrückt werden, die sonst nirgends zu Keimzellen und zu keiner anderen Zeit.“
Während dieser Zeit, das Erbgut in den Keimzellen ist organisiert in räumlich bezogene Fächer genannt genomischen Fächer. In meiotic männlichen Keimzellen, die Forscher bemerkt genomischen Fächer sind schwächer als jene in anderen Zellen des Körpers. Diese Schwäche ermöglicht das, was Sie rufen eine Globale re-Programmierung von 3D-chromatin-Organisation. Diese Organisation der chromatin — die Verpackung der DNA mit DNA-bindenden Proteinen — fördert wesentlich die Genexpression und keimzell-Entwicklung. Nach der Meiose, wird die genomische Fächer von chromatin stärker und stärker geworden, Verpackung der DNA in einer hoch organisierten Art und Weise, wie die Zellen bereit für die Fortpflanzung.
Um einen besseren Einblick über mögliche Beiträge der reproduktiven Gesundheit Probleme, in die Menschen, nun wollen die Wissenschaftler aus dem Labor Modellierung von Systemen zu verstehen, wie die Störung der 3D-chromatin-Organisation schädigen kann die Fruchtbarkeit.