Molekyler som kallas endosiRNA hjälper oss att undvika genetiskt kaos, enligt en ny studie från ett team vid Babraham Institute. Mycket av det mänskliga genomet innehåller bitar av DNA som kallas transposoner, en form av genetisk parasit. När den är aktiv, transposoner kan skada gener så det är viktigt att hålla dem inaktiva. Tidigt i människans livscykel är det särskilt svårt att kontrollera transposoner. Denna senaste forskning, publicerad idag i Cell stamcell avslöjar hur endosiRNA håller våra gener säkra under detta sårbara skede.

Transposoner, kallas även transponerbara element, är gamla virus som har blivit en permanent del av våra gener. Ungefär hälften av det mänskliga genomet består av transposoner, många är skadade, men vissa kan bli aktiva. Aktiva transposoner kan vara skadliga eftersom de rör sig genom genomet. När transposoner rör sig kan de skada gener, som leder till genetiska sjukdomar och spelar en roll i vissa cancerformer.

Kemiska markörer i DNA som kallas metyleringar kan hålla transposoner inaktiva. Celler använder ofta metyleringar för att inaktivera bitar av DNA, oavsett om de är gener eller transposoner. Än, i varje ny generation raderas och förnyas de flesta metyleringar tillfälligt genom en process som kallas epigenetisk omprogrammering. Detta innebär att, under spermier och äggproduktion finns det en kort tid när metyleringar inte styr transposonaktivitet, lämnar dem fria att skada gener och blanda DNA.

De nya fynden visar att transposoner blir aktiva när celler raderar DNA -metylering och de stängs av av endosiRNA -systemet. Precis som aktiva gener, aktiva transposoner producerar meddelanden i form av RNA -molekyler, som har många likheter med DNA. Studien avslöjar att celler kan upptäcka dessa transposon RNA -meddelanden och använda dem för att skapa specifika endogena små störande RNA (endosiRNA). EndosiRNA fungerar sedan som en fälla som gör att ett protein som heter Argonaute2 (Ago2) kan söka och förstöra transposonmeddelanden innan de orsakar någon skada.

På tal om forskningens huvudförfattare på tidningen, Dr Rebecca Berrens, sade:"Epigenetisk omprogrammering spelar en viktig roll för att torka genomet rent vid utvecklingen, men det lämnar våra gener sårbara. Att förstå vapenloppet mellan våra gener och transposonaktivitet har varit en långvarig fråga inom molekylärbiologi. Detta är det första beviset på att endosiRNA måttlig transposonaktivitet under DNA -demetylering. EndosiRNA ger en första försvarslinje mot transposoner under epigenetisk omprogrammering. "

Effekterna av aktiva transposoner varierar, ofta har de ingen effekt, bara ibland kommer de att förändra en viktig gen. Än, transposoner kan påverka nästan vilken gen som helst, kan leda till olika typer av genetisk sjukdom. Studerar kontrollen av transposoner, ökar vår förståelse för de många sätt som de kan påverka människors hälsa.

Transposoner sitter i gener och läses i motsatt riktning mot den omgivande genen. Det är detta arrangemang som tillåter celler att identifiera RNA -meddelanden från transposoner. RNA -meddelanden som läses från samma bit av DNA i motsatta riktningar är komplementära, vilket betyder att de kan gå med för att bilda en struktur som kallas dubbelsträngat RNA (dsRNA), som initierar skapandet av endosiRNA.

Senior forskare på tidningen, Professor Wolf Reik, Chef för Epigenetics Laboratory vid Babraham Institute, sade:"Transposoner utgör en stor del av vårt genom och att hålla dem under kontroll är avgörande för överlevnad. Om de inte kontrolleras kan deras förmåga att röra sig genom genomet orsaka omfattande genetisk skada. Att förstå transposoner hjälper oss att förstå vad som händer när de bli aktiv och om det finns något vi kan göra för att förhindra det. "

Mycket av denna forskning utfördes med hjälp av embryonala stamceller som odlats i laboratoriet, som hade modifierats genetiskt för att sakna DNA -metyleringar. Naturlig epigenetisk omprogrammering sker i ursprungliga könsceller, cellerna som gör spermier och ägg, men dessa är svårare att studera. Forskarna använde ursprungliga könsceller för att verifiera nyckelresultaten från deras studie av stamceller.