Mae sberm yn ffrwythloni'r wyau yn ddechrau bywyd newydd. Mae gwybodaeth enetig mamol a thad, sy'n storio strwythur corff yr organeb, yn clymu wrth ei gilydd ar ôl ffrwythloni.
Fodd bynnag, yn y cyfnod cynnar hwn o fywyd, mae DNA yn parhau i fod mewn cyflwr anactif yn y niwclews. Er bod rhaniad cyntaf y gell sygote yn digwydd gyda chymorth ffactorau mamol sy'n cael eu storio yn yr wy, mae angen synthesis cynhyrchion embryonig newydd ar gyfer datblygiad pellach yr embryo, sy'n gofyn am amlygiad i'r DNA embryonig. Mewn astudiaeth newydd, cadarnhaodd Kikue Tachibana a'i thîm o Sefydliad Biocemeg Max Planck, yr Almaen, fod yr arloeswr cyffredinol ffactor Nr5a2 wedi actifadu DNA embryonig. Cyhoeddwyd y canlyniadau ar-lein ar 24 Tachwedd 2022 yn y cyfnodolyn Science Science, gyda'r teitl papur "Gweithrediad genom Zygotic gan yr arloeswr totipotency ffactor Nr5a2".
Mae dechrau bywyd yn broses hynod ddiddorol mewn bioleg. Mae wyau benyw yn cael eu ffrwythloni trwy ymasiad â chelloedd sberm gwrywaidd. O gell gyntaf yr embryo hwn, gall yr organeb gyfan ddatblygu. Pa brosesau moleciwlaidd sy'n digwydd ar DNA wy wedi'i ffrwythloni sy'n ei gwneud hi'n bosibl i'r gell wy wedi'i ffrwythloni gynhyrchu organeb newydd? Gyda'i gilydd, astudiodd tîm Tachibana y mater hwn gan ddefnyddio model llygoden.
Mae'n hysbys bod ffactorau arloesi fel y'u gelwir yn tueddu i rwymo i ranbarthau penodol o DNA anactif i'w actifadu. Darganfod beth yw'r ffactorau arloesi hyn mewn celloedd sygote yw testun yr astudiaeth newydd hon.
Dywedodd Tachibana, " Mae tîm craidd yr astudiaeth newydd hon yn cynnwys arbenigwyr mewn embryoleg, biocemeg, biowybodeg, microsgopeg, a genomeg. Gyda'n gilydd, roeddem yn gallu darganfod cliwiau yn y genom, darganfod y ffactor trawsgrifio Nr5a2, ac ymchwilio i'w fecanwaith gweithredu y tu mewn a'r tu allan i'r gell."
Ffactor arloesi totipotency Nr5a2
Mae gan y ffactor Pioneer y gallu i rwymo i DNA sydd wedi'i gywasgu'n dynn. Maent yn perthyn i deulu mawr o ffactorau trawsgrifio. Maent yn rhwymo i batrymau dilyniant penodol ar y DNA i drawsgrifio'r dilyniannau genynnau.
Esboniodd Imre Gaspar, cyd-awdur cyntaf y papur ac arbenigwr yn Sefydliad Biocemeg Max Planck, " Daethom o hyd i batrymau dilyniant cyffredin ar gyfer y moleciwlau mRNA cynnar a gynhyrchir yn yr embryo ac roeddem yn gallu dod o hyd i nifer o fotiffau dilyniant. Y motiffau dilyniant. canfuwyd eu bod yn agos at ei gilydd, gan ffurfio supermotif fel y'i gelwir (supermotif) Mae'r uwch-fotiff hwn sydd newydd ei ddarganfod yn ymdebygu i'r elfen motiff dilyniant hysbys SINE B1 ac mae ganddo berthynas agos iawn â'r elfennau ALU tra gadwedig yn y genom dynol. a elwir hefyd yn 'genynnau neidio' oherwydd gallant symud o un lleoliad yn y genom i'r llall ar gamau cellog penodol (fel yr embryo cynnar).
Mae Nr5a2 yn clymu i'r uwch-fotiff hwn. Dywedodd Johanna Gassler, cyd-awdur cyntaf y papur ac embryolegydd yn Sefydliad Ymchwil Biocemegol Max Planck, " I ddechrau, canfuwyd Nr5a2 yn yr afu. Ym maes bioleg ddatblygiadol, mae'n hysbys bod Nr5a2 yn bwysig yn y camau diweddarach. Mewnblannu embryo Ni wyddys pa mor bwysig yw Nr5a2 ar ôl ffrwythloni Yn ein harbrofion, roeddem yn gallu darganfod unwaith y bydd Nr5a2 wedi'i rwystro, nad yw'r rhan fwyaf o foleciwlau mRNA embryonig cynnar yn cael eu cynhyrchu mwyach. Mae hyn yn awgrymu bod Nr5a2 yn chwarae rhan ganolog yng nghamau cynharaf datblygiad embryonig."
Gan ddefnyddio'r dulliau biocemegol a genomig diweddaraf, profodd yr awduron hyn sut mae Nr5a2 yn gweithredu mewn datblygiad cynnar. Esboniodd Wataru Kobayashi, cyd-awdur y papur a biocemegydd yn Sefydliad Biocemeg Max Planck, "Rydym wedi cadarnhau'n arbrofol y gall Nr5a2 agor rhanbarthau DNA anactif, gan sicrhau bod mwy o ranbarthau DNA ar gael ar gyfer prosesau trawsgrifio dilynol." Felly, y sygot mae genom yn cael ei actifadu ar gam dwy gell, ac yn y pen draw mae'r embryo yn datblygu i fod yn organeb gwbl ddeinamig.
Meddai Tachibana, "Mae dod o hyd i Nr5a2 fel ffactor allweddol sy'n gyrru actifadu genomau yn gam pwysig tuag at sicrhau dealltwriaeth fecanistig o ddechrau bywyd. Mae hefyd yn amlwg bod yn rhaid nodi hwyluswyr eraill. Hyd yn hyn, mae ein hastudiaeth yn darparu cysyniad cysyniadol fframwaith a all esbonio sut mae actifadu trawsgrifiadol yn digwydd yn gadarn mewn embryonau cynnar i sicrhau datblygiad embryonig fel organeb gyfan.
