L'esperma fecundant els òvuls és l'inici d'una nova vida. La informació genètica materna i paterna, que emmagatzema l'estructura corporal de l'organisme, s'uneix després de la fecundació.
Tanmateix, en aquesta primera etapa de la vida, l'ADN roman en un estat inactiu al nucli. Tot i que la primera divisió de la cèl·lula del zigot es produeix amb l'ajuda dels factors materns emmagatzemats a l'òvul, la síntesi de nous productes embrionaris és necessària per al desenvolupament posterior de l'embrió, que requereix l'exposició a l'ADN embrionari. En un nou estudi, Kikue Tachibana i el seu equip de l'Institut de Bioquímica Max Planck, Alemanya, van confirmar que el factor pioner universal Nr5a2 activava l'ADN embrionari. Els resultats es van publicar en línia el 24 de novembre de 2022 a la revista Science Science, amb el títol de l'article "Activació del genoma zigòtic pel factor pioner de totipotencia Nr5a2".
L'inici de la vida és un procés fascinant en biologia. Els òvuls femenins són fecundats per la seva fusió amb espermatozoides masculins. A partir de la primera cèl·lula d'aquest embrió es pot desenvolupar tot l'organisme. Quins processos moleculars es produeixen a l'ADN d'un òvul fecundat que fan possible que l'òvul fecundat produeixi un nou organisme? Junts, l'equip de Tachibana va estudiar aquest problema utilitzant un model de ratolí.
Se sap que els anomenats factors pioners tendeixen a unir-se a regions específiques d'ADN inactiu per activar-los. Esbrinar quins són aquests factors pioners a les cèl·lules de zigot és el tema d'aquest nou estudi.
Tachibana va dir: "L'equip principal d'aquest nou estudi està format per experts en embriologia, bioquímica, bioinformàtica, microscòpia i genòmica. Junts, vam poder descobrir pistes en el genoma, descobrir el factor de transcripció Nr5a2 i investigar el seu mecanisme d'acció. dins i fora de la cèl·lula".
Totipotencia factor pioner Nr5a2
El factor Pioneer té la capacitat d'unir-se a un ADN fortament comprimit. Pertanyen a una gran família de factors de transcripció. S'uneixen a patrons de seqüències específics de l'ADN per transcriure les seqüències gèniques.
Imre Gaspar, co-autor primer de l'article i expert de l'Institut Max Planck de Bioquímica, va explicar: "Hem trobat patrons de seqüència comuns per a les primeres molècules d'ARNm produïdes a l'embrió i vam poder trobar diversos motius de seqüència. Els motius de seqüència. que hem trobat estan a prop l'un de l'altre, formant un anomenat supermotiu (supermotif). Aquest supermotiu recentment descobert s'assembla a l'element SINE B1 del motiu de la seqüència coneguda i té una relació molt estreta amb els elements ALU altament conservats del genoma humà. Aquests elements són també coneguts com a "gens de salt" perquè poden moure's d'una ubicació del genoma a una altra en determinades etapes cel·lulars (com ara l'embrió primerenc)."
Nr5a2 s'uneix a aquest supermotiv. Johanna Gassler, co-autora primera de l'article i embriòloga de l'Institut de Recerca Bioquímica Max Planck, va dir: " Inicialment, Nr5a2 es va trobar al fetge. En el camp de la biologia del desenvolupament, se sap que Nr5a2 és important en les etapes posteriors. de la implantació d'embrions. Es desconeix la importància de Nr5a2 després de la fecundació. En els nostres experiments, vam poder trobar que un cop bloquejat Nr5a2, la majoria de les molècules d'ARNm embrionàries primerenques ja no es produeixen. A més, també es va inhibir el desenvolupament posterior de l'embrió. Això suggereix que Nr5a2 juga un paper central en les primeres etapes del desenvolupament embrionari".
Utilitzant els enfocaments bioquímics i genòmics més recents, aquests autors van provar com funciona Nr5a2 en el desenvolupament primerenc. Wataru Kobayashi, co-primer autor del document i bioquímic de l'Institut Max Planck de Bioquímica, va explicar: "Vam confirmar experimentalment que Nr5a2 pot obrir regions d'ADN inactives, fent que més regions d'ADN estiguin disponibles per als processos de transcripció posteriors." Així, el zigot El genoma s'activa en una etapa de dues cèl·lules i l'embrió finalment es converteix en un organisme totalment dinàmic.
Tachibana va dir: "Trobar Nr5a2 com un factor clau que impulsa l'activació del genoma és un pas important per aconseguir una comprensió mecanicista de l'inici de la vida. També és clar que cal identificar altres facilitadors. Fins ara, el nostre estudi proporciona un concepte conceptual. marc que pot explicar com l'activació transcripcional es produeix de manera robusta en els primers embrions per garantir el desenvolupament embrionari com a organisme intacte.
