Informație

Cine a comparat biologia dezvoltării cu cristalografia?

Cine a comparat biologia dezvoltării cu cristalografia?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Trebuie să aflu numele unui biolog din secolul al XIX-lea care a comparat biologia dezvoltării cu cristalografia. Ideea lui a fost că cristalele sunt formate din „celule” (unități moleculare definite) care se leagă împreună pentru a forma matrice. În organismele vii celulele sunt legate între ele, dar regulile care formează structurile se schimbă pe măsură ce organismul crește, în special la animale, motiv pentru care avem organe diferite. În ambele cazuri aveți unități care se unesc nedirecționat, dar conform regulilor pentru a forma structuri. Îmi amintesc că am aflat despre acest biolog dintr-un documentar care prezenta și ilustrații din cartea pe care a scris-o pe această temă. Nu pot găsi numele lui sau al cărții sale folosind o căutare pe web, deoarece este prea obscur și ar funcționa numai cu termenii corecti. Stie cineva ceva despre asta?


Ideea de a compara celulele biologice și cristalul este în mare parte legată de un fiziolog german Theodor Schwann (1810-1882):

Lucrarea sa „Cercetări microscopice asupra conformității în structură și creștere între animale și plante, 1839 se referă la această idee.

El credea că celulele noi se formează în principal în afara celulelor preexistente și a vrut să deseneze un analogie cu formarea cristalelor.

alta sursa:

Celula este unitatea de structură, fiziologie și organizare a viețuitoarelor. Celula păstrează o existență dublă ca entitate distinctă și bloc de construcție în construcția organismelor. Celulele se formează prin formarea de celule libere, similar cu cel formarea de cristale (generatie spontana).

(alți oameni de știință înrudiți sunt Schleiden, Virchow, Muller).


Biologie computațională

Biologie computațională implică dezvoltarea și aplicarea de metode analitice și teoretice de date, modelare matematică și tehnici de simulare computațională pentru studiul sistemelor biologice, ecologice, comportamentale și sociale. [1] Domeniul este definit în linii mari și include baze în biologie, matematică aplicată, statistică, biochimie, chimie, biofizică, biologie moleculară, genetică, genomică, informatică și evoluție. [2]

Biologia computațională este diferită de calculul biologic, care este un subdomeniu al ingineriei informatice care utilizează bioingineria și biologia pentru a construi computere.


Privind viața cu o lentilă științifică

Corelarea traiectoriilor de dezvoltare cu citirea transcriptomului

Articolul în Nature, Vol. 531, 31 martie 2016, pp. 637-641, „Tranziția la mijlocul dezvoltării și evoluția planurilor corporale ale animalelor” Rezumatul articolului: Transcriptomele animalelor în curs de dezvoltare au fost corelate cu tranzițiile la mijlocul dezvoltării, oferind astfel o descriere moleculară a dezvoltării. tranziții. Link către articolul original: https://www.nature.com/articles/nature16994 Categorie: Articole științifice interesante, biologie a dezvoltării, &hellip Mai multe Corelarea traiectoriilor de dezvoltare cu citirea transcriptomului

Înțelegerea efectului fitobiomului asupra creșterii și productivității plantelor

Articol în Scientific American, august 2017, pp. 61-67, „Building a better harvest”. Rezumatul articolului: A fost delimitat efectul fitobiomului, colecția de microorganisme, sol, climă și agenți patogeni ai plantelor care interacționează cu creșterea plantelor, asupra productivității culturilor. Datele obținute indică posibilitățile de înțelegere a diferitelor fațete ale plantelor & hellip Mai mult Înțelegerea efectului fitobiomului asupra creșterii și productivității plantelor

Arborii filogenetici urmăresc relația evolutivă a genelor și proteinelor

Arborele vieții este definit în prezent printr-o analiză filogenetică a genei ARNr 16S, care adăpostește informații evolutive profunde despre dezvoltarea diferitelor specii de pe Pământ. Mai exact, este foarte conservat între specii și totuși posedă o variabilitate suficientă pentru ca speciile individuale să fie identificate prin secvență diferențială la nivel de genă. Astfel, arborii &hellip More Phylogenetic urmăresc relația evolutivă a genelor și proteinelor

Rolul de activare a mutației în potențarea cancerului

Articolul în Nature, Vol. 539, 10 noiembrie 2016, pp. 304, „Efectele leucemogenice ale mutațiilor de activare a Ptpn11 în micromediul celulelor stem” Rezumatul articolului: Efectul mutației de activare postulată, Ptpn11, asupra leucemiei a fost investigat la șoarecii modificați genetic care adăpostesc mutația. Link către articolul original: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27783593 Categorie: cancer, biochimie, dezvoltare și hellip Mai mult Rolul activării mutației în potențarea cancerului

Secvențierea ARN cu o singură celulă pentru înțelegerea descendenței celulelor canceroase

Articolul în Nature, Vol. 539, 10 noiembrie 2016, pp. 309, „Single-cell ARN-seq supports a developmental hierarchy in human oligodendroglioma” Rezumatul articolului: Secvențierea ARN cu o singură celulă a celulelor canceroase din oligodendrogliomul uman dezvăluie calea de dezvoltare ierarhică în cancer, deschizând astfel tehnica de utilizare în profilarea căii de dezvoltare și a descendenței parcurse &hellip Mai mult Secvențierea ARN cu o singură celulă pentru înțelegerea descendenței celulelor canceroase

Standardizarea nomenclaturii în biologia celulară și științe biologice

Domeniile biologiei celulare și științelor biologice sunt pline de nume și abrevieri greu de reținut, care nu identifică funcția proteinelor sau a subunităților acestora. De exemplu, rețeaua FEAR în domeniul biologiei celulare. Astfel, mă întrebam dacă ar putea fi instituită o formă de standardizare de către liderul &hellip More Standardization of nomenclatura în biologia celulară și științele biologice

Macrofagele ca delimitatori ai modelelor de dungi la peștele-zebra

Articolul în perspectivă în Science, Vol. 355, Issue 6331, pp. 1258-1259, „Macrophage, a long-distance middlemen” Rezumatul articolului: Macrofagele sunt celule imune care se profilează pentru viruși străini și celule care invadează un organism multicelular, dar nenumăratele sale caracteristici și roluri în geneza celulară și biologia dezvoltării abia începe să fie înțeleasă atât la &hellip More Macrophages, ca delimitatori ai modelelor de dungi la peștii zebra.


Declarație de misiune

Biologia contemporană acoperă un spectru enorm, de la cercetarea proceselor celulare de bază până la predicții despre schimbările climatice globale. Dar acest spectru nu este întotdeauna continuu: deși există dovezi abundente că organismele se pot adapta la mediul lor natural, adesea nu este evident care sunt procesele genetice, moleculare și de dezvoltare care stau la baza. În mod similar, deși avem o apreciere din ce în ce mai mare pentru complexitatea evenimentelor genetice ale populației, factorii ecologici care stau la baza sunt adesea neclari. O dificultate majoră în a răspunde la aceste întrebări provine din faptul că multe dintre aceste procese operează la diferite scări spațiale și temporale. La MPI for Developmental Biology, ne propunem să punem o punte pe aceste scări diferite, prin studierea aspectelor fundamentale ale biologiei microbiene, vegetale și animale atât în ​​laborator, cât și în medii naturale. În acest scop, folosim abordări care variază de la biochimie, biologie celulară și de dezvoltare până la genetică evolutivă și ecologică, genomica funcțională și biologia computațională.


Cine a comparat biologia dezvoltării cu cristalografia? - Biologie

Toate articolele publicate de MDPI sunt puse imediat la dispoziție în întreaga lume sub o licență de acces deschis. Nu este necesară o permisiune specială pentru reutilizarea integrală sau parțială a articolului publicat de MDPI, inclusiv figuri și tabele. Pentru articolele publicate sub o licență Creative Common CC BY cu acces deschis, orice parte a articolului poate fi reutilizată fără permisiune, cu condiția ca articolul original să fie citat în mod clar.

Feature Papers reprezintă cea mai avansată cercetare cu un potențial semnificativ de impact ridicat în domeniu. Lucrările de referință sunt trimise la invitația individuală sau la recomandarea editorilor științifici și sunt supuse evaluării de către colegi înainte de publicare.

Documentul de referință poate fi fie un articol de cercetare original, un studiu de cercetare substanțial nou, care implică adesea mai multe tehnici sau abordări, fie o lucrare de revizuire cuprinzătoare, cu actualizări concise și precise cu privire la cele mai recente progrese în domeniu, care analizează în mod sistematic cele mai interesante progrese în domeniul științific. literatură. Acest tip de lucrare oferă o perspectivă asupra direcțiilor viitoare de cercetare sau a posibilelor aplicații.

Articolele Editor’s Choice se bazează pe recomandările editorilor științifici ai revistelor MDPI din întreaga lume. Editorii selectează un număr mic de articole publicate recent în revistă despre care cred că vor fi deosebit de interesante pentru autori sau importante în acest domeniu. Scopul este de a oferi un instantaneu al unora dintre cele mai interesante lucrări publicate în diferitele domenii de cercetare ale revistei.


Centrul de biologie celulară și dezvoltare

Centrul de Biologie celulară și de dezvoltare își propune să înțeleagă moleculele și interacțiunile moleculare din interiorul celulelor care construiesc sistemele de organele care susțin funcțiile de bază și specializate pentru a controla soarta și comportamentul celulelor. Acest Centru studiază modul în care comportamentul celular ghidează dezvoltarea normală, inclusiv crearea și întreținerea țesuturilor și organelor. Cercetătorii combină abordări biochimice, moleculare, celulare, genetice și cantitative pentru a investiga procesele biologice fundamentale dintr-o serie de organisme, inclusiv pești, muște, mamifere, microbi și viruși. Acest Centru caută, de asemenea, să aplice cercetarea sa de bază a celulelor și a dezvoltării biologice pentru înțelegerea și tratarea bolilor umane.

Procesul de mișcare celulară direcționată este de o importanță critică pentru sănătatea umană, așa cum se observă atunci când celulele imune caută țesuturi infectate sau celulele canceroase metastatice invadează noi organe. Laboratorul de Morfodinamică a celulelor și țesuturilor, condus de dr. Clare Waterman, a făcut descoperiri de pionierat în interacțiunile mecanice complexe și dinamice dintre sistemele de organele din interiorul celulelor care sunt necesare pentru mișcarea direcționată. Laboratorul Dr. Waterman a stabilit că cele două clase de polimeri citoscheletici — microtubuli și actină filamentoasă (f-actină) — prezintă atât interacțiuni structurale directe, cât și interacțiuni de reglementare mediate de Rho GTPazele, a dezvoltat, de asemenea, tehnologii specifice, inclusiv microscopia cantitativă a speckle fluorescent (qFSM) pentru diseca sistematic trasaturile critice ale acestor interactiuni.

Mișcarea și în interiorul celulelor este fundamentală pentru viață, fie în dezvoltarea unui organism, apărarea împotriva infecțiilor, repararea după leziuni sau în patologii precum cancerul și bolile de inimă. Miozina a fost identificată pentru prima dată în mușchiul scheletic ca o proteină motorie critică pentru contracția musculară. Două lanțuri grele și două perechi de lanțuri ușoare cuprind această miozină convențională (cunoscută acum sub numele de miozină II), care se polimerizează în filamente pentru a interacționa cu actina și a genera forță prin hidroliza ATP. Laboratorul de Biologie Celulară este condus de dr. Edward Korn, care a studiat funcția și reglarea sistemului actomiozin în diversele sale forme de când a descoperit prima miozină neconvențională nefilamentoasă, miozina I (conținând doar un singur lanț greu) , în protozoarul unicelular din sol Acanthamoeba castellanii, acum aproximativ patruzeci de ani. Laboratorul Dr. Korn aduce instrumentele biochimiei și biologiei celulare pentru a se concentra pe trei domenii de cercetare: rolul citoscheletului de actină în Dictyostelium dezvoltarea organismului fructifer, baza moleculară a reglării activității ATPazei activate de actină în miozina II și mecanismul de asociere a miozinei I cu membranele celulare.

Interesul principal de cercetare al Laboratorului de Fiziologie Celulară, condus de Dr. Lois Greene, este în formarea și descompunerea complexelor proteice normale și patologice în celulă, cu accent pe rolul chaperonilor moleculari. Dr. Greene studiază rolul chaperonelor moleculare și al cofactorilor lor în formarea compartimentelor veziculare din gropile acoperite cu clatrină din membrana celulară în timpul endocitozei. Ea și-a aplicat experiența bogată în biologia celulară a plierii proteinelor și a traficului de membrane pentru a descifra mecanismele de formare și propagare a prionilor. Cu toate acestea, devine din ce în ce mai clar că multe boli neurodegenerative - cum ar fi boala Huntington, scleroza laterală amiotrofică (ALS) și altele care sunt asociate cu agregarea anormală a proteinelor inițiate prin mutații genetice - au o componentă asemănătoare prionilor în transmiterea lor. Odată ce astfel de proteine ​​sunt pliate greșit, ele pot oferi un șablon pentru ca alte proteine ​​să se plieze greșit. Mai mult, aceste șabloane pliate greșit ar putea fi transmise între celule. Dacă este corect, un astfel de model cumulativ de transmitere neurodegenerativă ar putea explica parțial debutul relativ târziu al acestor boli.

Elementele genetice egoiste își distorsionează propriul raport de transmitere prin segregarea preferențială la ou în timpul meiozei feminine. Laboratorul de dinamică și evoluție a cromozomilor, condus de dr. Takashi Akera, investighează această transmitere non-mendeliană a elementelor egoiste numite impuls meiotic. Unitatea meiotică are un impact semnificativ asupra geneticii, evoluției și reproducerii, deoarece elementele egoiste distorsionează rapoartele de transmisie și frecvențele alelelor în populații și manipulează producția de gameți. Laboratorul Dr. Akera folosește modelul de ovocite de șoarece pentru a dezvălui atât baza biologică celulară, cât și consecințele evolutive ale impulsului meiotic.

Cercetările din Laboratorul de neurobiologie de dezvoltare, condus de dr. Herbert M. Geller, se concentrează pe înțelegerea mecanismelor care controlează creșterea axonală și identificarea căii în timpul dezvoltării neuronale și, de asemenea, a mecanismelor care stimulează regenerarea după leziuni ale creierului sau măduvei spinării. Dezvoltarea neuronilor și răspunsul neuronal la leziuni sunt influențate de interacțiunile dintre neuroni și al doilea tip de celulă majoră din sistemul nervos, glia. Celulele gliale predominante din sistemul nervos central, astrocitele, oferă în mod normal un mediu favorabil neuronilor prin promovarea migrației neuronale și a dezvoltării proceselor dendritice și axonale în timpul dezvoltării. Cu toate acestea, după leziune, astrocitele devin reactive și formează o parte majoră a cicatricei gliale care se formează în jurul locului leziunii și inhibă regenerarea. Dr. Geller identifică mecanismele moleculare care lucrează în aceste condiții diferite. Scopul său final este de a promova regenerarea neuronală după leziuni, prevenind aceste modificări ale astrocitelor, adăugând molecule permisive la astrocite sau determinând neuronii să ignore indicii inhibitori.

Virușii sunt experți în exploatarea și manipularea gazdei în moduri numeroase și diverse de-a lungul ciclului lor de viață. Elucidarea acestor mecanisme virale oferă o perspectivă asupra ciclului de viață viral și oportunităților de intervenție terapeutică. De asemenea, poate oferi o perspectivă asupra ciclului de viață al gazdei, dezvăluind căi celulare despre care nu știam că există până când nu s-au găsit viruși care profită de el. Folosind imagini de ultimă oră și tehnologii spectroscopice combinate cu noi abordări lipidomice și proteomice, investigațiile din Laboratorul de dinamică gazdă-patogen, condus de dr. Nihal Altan-Bonnet, au fost în fruntea înțelegerii interfeței virus-gazdă, dezvăluind o nouă replicare. și mecanismele de transmitere împărtășite de mulți viruși umani diferiți. Investigațiile lor sunt concentrate în mare măsură pe înțelegerea rolului membranelor și în special al lipidelor, în ciclul de viață viral.

Laboratorul de Medicină Endosymbiont Uman, condus de dr. Neal Epstein, se concentrează pe analiza ulterioară a unei noi forme de viață care a fost identificată de laboratorul nostru ca fiind într-un subset de majoritatea celulelor umane nucleate, formând focare izolate în majoritatea țesuturilor. Acesta este diferit de microbiomul așa cum este studiat în prezent, care există pe suprafețele celulelor, pe piele și în lumenul intestinal. Secvența de acid nucleic a endosimbiontului, fiziologia și morfologia definită EM arată că este unic fără omologi în GenBank sau în literatură. Un anticorp unic arată că este prezent în oul uman, permițând transmiterea verticală de la mamă la descendență, așa cum este standard pentru mulți endosimbioți din Arthropoda. Viață liberă facultativă, este mobilă și poate fi marcată cu un anticorp fluorescent permițând vizualizarea acestuia intră în celulele umane în cultura primară. Laboratorul se concentrează pe caracterizarea sa ulterioară și pe rolul său în sănătatea umană și boli.

Ca proteine ​​motorii celulare prototipice, majoritatea miozinelor transformă energia ATP în mișcare. Proteinele miozinei II musculare contractile participă la bătăile inimii și la mișcarea corpului, în timp ce miozina II non-musculară joacă un rol esențial în mișcarea celulară, reglarea formei și diviziunea celulară. Laboratorul de Cardiologie Moleculară, condus de Dr. Robert S. Adelstein, se concentrează pe rolul miozinei II non-musculare (NM II) în dezvoltare și boli. Proiectele de cercetare includ: rolul NM IIA în spermatogeneză, funcția NM II în dezvoltarea cardiacă, folosind secvențierea genomică întregă pentru a studia genele cauzale pentru Pentalogia Cantrell, înțelegerea rolului NM IIA în carcinomul cu celule scuamoase NM II și mecanotransducția și studierea funcțiile familiei Rbfox de proteine ​​de legare a ARN.

Interesele principale de cercetare ale Laboratorului de biologie celulară moleculară, condus de Dr. John A. Hammer, gravitează în jurul rolurilor jucate de proteinele motorii și dinamica proteinelor citoscheletice în conducerea motilității organelelor și celulelor. Interiorul unei celule vii nu este un loc nemișcat. De la transportul de organele dependent de proteinele motor din interiorul celulei, până la modificările formei globale ale celulei determinate de dinamica citoscheletică, funcția normală a celulei este foarte dependentă de mișcare. Laboratorul Dr. Hammer folosește abordări biologice, genetice, biochimice și biofizice celulare, cuplate cu tehnici avansate de imagistică, pentru a studia interacțiunile moleculare care dau naștere mișcărilor celulare și intracelulare și pentru a defini semnificația funcțională a acestor mișcări în contextul întregului organisme. Recent, Dr. Hammer a concentrat mai multe eforturi pe înțelegerea rolului jucat de dinamica proteinelor citoscheletice în conducerea funcției adecvate a anumitor celule albe din sânge numite limfocite T.

Laboratorul de Mașini Moleculare și Arhitectura Țesuturilor, condus de Dr. Nasser M. Rusan, studiază rolul centrozomilor în timpul dezvoltării animalelor. Centrozomul este un organel care nu este legat de membrană, care servește ca centru de organizare principal al microtubulilor (MT) al majorității celulelor animale.Centrozomii funcționează pentru a iniția și menține polaritatea celulară, ghidează migrarea celulelor, direcționează încărcăturile intracelulare și distribuie în mod corespunzător alte organite. În mitoză sau diviziunea celulară, centrozomii sunt critici pentru construcția precisă a fusului mitotic pentru a asigura o separare fidelă a cromozomilor la cele două celule fiice. Astfel, nu este o surpriză faptul că defectele funcției centrozomului conduc la o gamă largă de defecțiuni la nivel celular, care, la rândul lor, duce la defecte tisulare și multe boli umane. Laboratorul își propune să determine modul în care centrozomii sunt construiți corespunzător din părțile lor individuale și modul în care centrozomii funcționează într-o gamă largă de tipuri de celule pentru a evita bolile umane, cum ar fi boala polichistică a rinichilor, microcefalia și cancerul.

Lucrările timpurii în Laboratorul de Fiziologie Moleculară, condus de Dr. James R. Sellers, s-au concentrat pe reglarea izoformelor miozinei II găsite în celulele musculare netede și non-musculare. Miozinele sunt proteine ​​motorii celulare. Pe măsură ce au fost descoperite noi izoforme de miozină, interesele sale s-au mutat pentru a include și studiile acestor miozine „neconvenționale”. Dr. Sellers sa concentrat pe studierea diversității miozinei ca mijloc de înțelegere a diferențelor moleculare semnificative care dau naștere la funcții disparate. Laboratorul său interdisciplinar reunește o vastă experiență în domenii precum biologia dezvoltării, biochimia, biologia celulară, biofizica și inginerie și cuprinde studii de sisteme, de la molecule individuale la modele de muște a fructelor (Drosophila melanogaster).

Reciclarea selectivă a lipidelor și proteinelor este esențială pentru funcționarea celulară sănătoasă. Multe gene asociate cu bolile umane codifică componente ale mecanismului celular care sortează lipidele și proteinele pentru traficul selectiv de-a lungul căilor endocitare care conduc la degradarea lizozomală. Laboratorul de Trafic de Proteine ​​și Biologie Organelle, condus de dr. Rosa Puertollano, încearcă să înțeleagă exact modul în care defectele traficului intracelular - în special, în căile endozomale și lizozomale - contribuie la bolile umane.

Scopul general al Laboratorului de Cercetare a celulelor stem și neurovasculare, condus de Dr. Yoh-suke Mukouyama, este de a descoperi controlul molecular al proceselor morfologice care stau la baza morfogenezei ramificate și modelării sistemelor vasculare și nervoase. Aceste sisteme au mai multe caracteristici anatomice și funcționale și sunt adesea modelate în mod similar în țesuturile periferice. Aceste caracteristici sugerează că există interdependență între aceste două rețele în timpul dezvoltării țesuturilor și homeostaziei. Astfel, dr. Mukouyama studiază influențele neuronale asupra tiparelor de ramificare vasculară și influențele vasculare atât asupra ghidării neuronale, cât și asupra menținerii celulelor stem neuronale. El a extins recent cercetarea laboratorului la rolurile neprevăzute ale macrofagelor tisulare și ale microgliei în dezvoltarea neuronală și vasculară. Laboratorul său abordează aceste probleme folosind o combinație de imagini de înaltă rezoluție, perturbări genetice avansate și tehnici de cultură de organe in vitro.

Laboratorul de Biologie celulară structurală își propune să înțeleagă mecanismele moleculare care guvernează formele celulelor specializate, cum ar fi cele ale neuronilor, ale celulelor imunitare activate sau ale trombocitelor și ale anumitor celule canceroase. Vizualizam factorii cheie care determină diferite morfologii celulare utilizând tomografia crio-electronică celulară in situ în combinație cu tehnici interdisciplinare, cum ar fi crio-EM cu o singură particule, cristalografia cu raze X, reconstituirea in vitro și microscopia cu lumină.


Abordare interdisciplinară

Aceste progrese au fost rezultatul contribuțiilor oamenilor de știință din multe domenii diferite. Fizicienii au furnizat o mare parte din tehnologie, cum ar fi detectoarele avansate de electroni care au crescut viteza și sensibilitatea dispozitivelor moderne crio-EM. Chimiștii au dezvoltat sonde fluorescente mai strălucitoare care luminează ținte pentru mai mult timp. Statisticienii și informaticienii au îmbunătățit tehnicile de procesare și analiză a imaginilor. „Accelerarea imagistică a apărut prin această sinergie incredibilă”, spune Jennifer Lippincott-Schwartz, biolog celular la Campusul de Cercetare Janelia al Institutului Medical Howard Hughes din Ashburn, Virginia, care a ajutat la a pune bazele dezvoltării super-rezoluției. microscopie cu lucrări în timpul anilor 1990 privind utilizarea proteinelor verzi fluorescente pentru a vizualiza căile de trafic celular în celulele vii 2 .

Multe progrese au fost realizate folosind aceste instrumente de microscopie. Lippincott-Schwartz și colegii săi, de exemplu, au folosit o formă de microscopie cu fluorescență cu foaie de lumină cu microscopie confocală pentru a captura imagini color 3D ale interacțiunilor dintre diferite tipuri de organite. „Am reușit să cartografiam relațiile dintre șase tipuri de organele, cât de repede se mișcau și contactele pe care le-au făcut unul cu celălalt”, spune Lippincott-Schwartz, a cărui lucrare 3 a fost publicată în Natură în 2017. „Acest lucru este important dacă doriți să înțelegeți comunicarea încrucișată dintre organite, care este unul dintre marile interese ale biologilor celulari în acest moment.”

Jennifer Lippincott-Schwartz demonstrează un microscop capabil de imagini de super-rezoluție. Credit: Matt Staley

Disponibilitatea în creștere a acestor tehnici avansate prezintă oportunități pentru biologii celulari la începutul carierei. Cel mai evident, crește numărul de procese pe care biologii celulari le pot sonda. „Aceste tehnici deschid perspective extraordinare pentru tipurile de întrebări la care putem răspunde”, spune Lippincott-Schwartz. Biologul structural David Barford de la Laboratorul MRC de Biologie Moleculară din Cambridge, Marea Britanie, a folosit crio-EM pentru a avansa înțelegerea unora dintre mecanismele celulare implicate în mitoză 4 , un tip de diviziune celulară care are ca rezultat formarea a două celule fiice cu aceiași cromozomi ca și celula părinte. „Pentru oamenii de știință academicieni, capacitatea de a determina structuri la rezoluție atomică cu crio-microscopia electronică poate fi foarte importantă în proiectarea de noi experimente și testarea ipotezelor biologice”, spune el.

Barford adaugă că beneficiile potențiale pentru cercetătorii aflați la începutul carierei de a dobândi o înțelegere aprofundată a celor mai recente tehnici de imagistică s-ar putea extinde dincolo de întrebările imediate de cercetare la care încearcă să răspundă. „Companiile de medicamente devin foarte dornice de crio-microscopia electronică ca mijloc de a determina structurile proteinelor și țintelor medicamentoase, așa că trecerea la aceasta ar putea fi o alegere foarte bună de carieră”, spune el. Barford crede, de asemenea, că aceste tehnici vor deveni mai importante și vor depăși tehnicile mai vechi folosite de biologi. „Probabil va înlocui cristalografia pe piața muncii.”

Este imposibil să devii priceput în utilizarea tuturor sau chiar a multora dintre cele mai recente instrumente de imagistică. Biologii celulari de la începutul carierei care doresc să le folosească trebuie să decidă dacă se specializează într-o anumită tehnică sau să identifice colaboratori care o pot face pentru ei (vezi „Întâlniri de minți” pentru unele dintre conferințele populare în biologia celulară). Ridley, care studiază rolul migrației celulelor în progresia cancerului, îi sfătuiește pe cei care fac doctorat să profite de orice oportunități disponibile pentru a obține o aromă a diferitelor tehnici. „Aș recomanda tuturor celor care fac un program de doctorat cu opțiunea de a face rotații în diferite laboratoare și să câștige experiență în diferite zone de imagistică pentru a face acest lucru”, spune ea. „Chiar dacă nu devii un expert în microscopia electronică, de exemplu, lucrul în acea zonă timp de câteva luni îți va oferi o înțelegere a ceea ce poate și ce nu poate face.” Barford adaugă că cercetătorii care lasă colaboratorilor să-și facă imagistica pentru ei riscă să rămână în urmă în alte moduri. „Dacă devii doar un utilizator și nu un dezvoltator, îți limitează potențialul viitor de a contribui la domeniu prin dezvoltarea și avansarea tehnologiei.”

Întâlniri de minți

Delegați la reuniunea comună a Societății Americane pentru Biologie Celulară și a Organizației Europene de Biologie Moleculară din 2018. Credit: Paul Sakuma Photography

Simpozioanele și conferințele sunt bune pentru a obține actualizări și prezentări de ansamblu asupra unui domeniu.

Cercetătorii trebuie adesea să aleagă între a merge la întâlniri ample sau specializate. Pentru cei care doresc o privire de ansamblu asupra stării domeniului, întâlnirea comună a Societății Americane pentru Biologie Celulară și a Organizației Europene de Biologie Moleculară este de departe cea mai mare întâlnire anuală a biologilor celulari din lume. Aproximativ 6.000 de persoane sunt așteptate să participe anul acesta, la Washington DC, în perioada 7-11 decembrie. Subiectele care vor fi acoperite vor fi ample, inclusiv subiecte emergente, cum ar fi organisme model neconvenționale, modelare computațională și biologie sintetică.

Bruce Stillman, președintele și directorul executiv al Cold Spring Harbor Laboratory din New York, va susține prelegerea principală despre munca sa privind duplicarea cromozomilor în celule. Vor avea loc o varietate de simpozioane, ateliere de lucru, sesiuni de poster și sesiuni de interes special. Cu o zi înainte de întâlnirea principală, va exista o zi întreagă de sesiune despre cariere și dezvoltare profesională pentru cadre universitare și un curs de mini-biotehnologie de o zi, la care participanții vor putea afla cum descoperirile științifice sunt transformate în întreprinderi bioștiințifice. Alte sesiuni vor acoperi cariere în susținerea științei non-profit, politica științifică, sensibilizarea, managementul infrastructurii științifice și cercetarea bazată pe bancă în industrie.

Există multe alte opțiuni pentru cercetătorii care doresc să sape mai adânc într-o anumită ramură a disciplinei. Un simpozion numit Seeing is Believing, de exemplu, reunește dezvoltatorii tehnicilor de imagistică de ultimă oră cu cei care le aplică în laborator. Această întâlnire a atras aproximativ 400 de participanți când a avut loc ultima dată, la Laboratorul European de Biologie Moleculară din Heidelberg, Germania, în luna octombrie a acestui an. Acesta a prezentat sesiuni despre cele mai recente instrumente și metode care transformă abilitățile cercetătorilor de a vizualiza proteine, complexe de proteine, organite, celule, țesuturi, organe și organisme întregi.

Unul dintre atracțiile imagistice pentru Lippincott-Schwartz este puritatea sa ca metodă empirică de dobândire a cunoștințelor. „Când faceți imagini, mai întâi observați, apoi generați ipoteze și apoi proiectați abordări pentru testarea ipotezelor. Este calea perfectă pentru îndeplinirea metodei științifice.” Ea adaugă că proliferarea instrumentelor avansate a făcut microscopia cu atât mai atractivă ca punct de interes pentru biologii celulari. „Poate face din imagistica o direcție foarte creativă de luat”, spune ea.

Natură 575, S91-S94 (2019)

Acest articol face parte din Nature Career Guide: Cell biology, un supliment independent din punct de vedere editorial. Agenții de publicitate nu au nicio influență asupra conținutului.


Societatea de Genetică Craniofacială și Biologie a Dezvoltării a 34-a reuniune anuală

Acest articol este o introducere în domeniile active de cercetare în genetica cranio-facială și biologia dezvoltării, așa cum este subliniat de articolul însoțitor al Dr. Brian Hall din acest număr al AJMG (Hall BK 2012. AJMG XX) și publicarea în acest număr a rezumatelor care au fost prezentate. fie ca discuții sau postere la cea de-a 34-a întâlnire anuală a Societății de Genetică Craniofacială și Biologie a Dezvoltării (SCGDB). Întâlnirea găzduită de facultatea de Stomatologie a Universității McGill a avut loc în octombrie 2011, la Montreal, Quebec, Canada. Societatea sa întâlnit împreună cu reuniunea Congresului Internațional de Genetică Umană-Societatea Americană de Genetică Umană. Dismorfologia clinică cranio-facială a fost tema sesiunilor științifice susținute de vorbitorii invitați.

SCGDB este o organizație internațională înființată în 1975 ca Societatea de Genetică Craniofacială. În 2011, numele societății a fost extins pentru a include biologia dezvoltării pentru a reflecta integrarea strânsă, dar ierarhică, dintre genetică și dezvoltare/embriogeneză. Obiectivele Societății sunt de a promova înțelegerea, cercetarea și comunicarea interdisciplinară cu privire la genetica cranio-facială și biologia dezvoltării și de a aplica rezultatele cercetării de bază și clinice în îngrijirea și gestionarea persoanelor cu probleme cranio-faciale. (http://craniofacialgenetics.org/index.php?section=ABOUT+US pentru obiective detaliate).

Societatea este extrem de activă în urmărirea obiectivelor sale. Pentru a aduce în atenție munca celor care au și contribuie la progresul Societății, au fost stabilite două premii în 2011 pentru studenții absolvenți care demonstrează excelența în cercetare. Prima a fost de a recunoaște contribuțiile semnificative la genetica cranio-facială, biologia dezvoltării și societatea de către Dr. Geoffrey Sperber. După cum se potrivește statutului lui Geoff în domeniu și rolului în societate, „Premiul Geoffrey Sperber pentru excelență în cercetarea cranio-facială” a fost prezentat la întâlnirea de la Montreal. Zohreh Khavandgar de la Facultatea de Stomatologie de la Universitatea McGill a primit acest premiu pentru cercetarea sa asupra mecanismelor de mineralizare osoasa. Un al doilea premiu, premiul genesis pentru excelență în cercetarea cranio-facială, finanțat cu generozitate de revista geneză a fost câștigat de Christopher Percival pentru cercetările sale asupra densității minerale osoase într-un model de șoarece pentru sindromul Beare-Stevenson Cutis Gyrata.

Reuniunea anuală din 2012 a SCFDB este programată să se convoace pe 5 noiembrie la San Francisco, împreună cu reuniunea anuală a Societății Americane de Genetică Umană (ASHG) care va avea loc în perioada 6-10 noiembrie (http://www.ashg.org). ). Marcați-vă calendarul și monitorizați site-urile web SCGDB și ASHG pentru detalii.

Rezumate ale celei de-a 34-a reuniuni anuale a Societății de Genetică Craniofacială și Biologie a Dezvoltării (SCGDB) la Montreal, Quebec, pe 11 octombrie 2011

Tulburări retiniene moștenite: speranță pentru tratament

1 Institutul Lady Davis, Spitalul General Evreiesc, Departamentul de Genetică Umană, Universitatea McGill, Montreal, Quebec, Canada

Bolile retiniene moștenite pot fi clasificate pe scară largă în defecte de dezvoltare și degenerescențe retiniene. Voi oferi o scurtă privire de ansamblu asupra acestor condiții și mă voi concentra în special pe înțelegerea noastră actuală a mecanismelor care stau la baza morții fotoreceptorilor în degenerările moștenite. În munca noastră asupra acestor boli, abordăm două întrebări fundamentale: În primul rând, de ce mor neuronii? Și în al doilea rând, cum se face că pot funcționa perfect normal timp de zeci de ani, dar totuși să fie expuși riscului de deces? Sunt bolnavi? Care sunt modificările biochimice care rezultă din mutație și care în cele din urmă ucid celulele? O parte din aceste întrebări dificile au fost obținute de multe grupuri în ultimul deceniu (revizuit în Bramall et al. [2010]). De asemenea, voi trece în revistă progresele interesante în tratamentul bolii retinei moștenite, atât terapia de înlocuire celulară, cât și terapia genică. În studiile clinice de fază 1, terapia genică pare să fi fost eficientă în corectarea parțială a orbirii a cel puțin unei degenerescențe retiniene, iar terapia de înlocuire celulară în modelele de șoarece de degenerescență a retinei este foarte promițătoare. În cele din urmă, voi raporta noi descoperiri cu privire la rolul unei gene a factorului de transcripție, Prdm8, în dezvoltarea retinei. Pierderea funcției acestei gene duce la o absență virtuală a celulelor bipolare, a principalilor interneuroni din retină și, de asemenea, la anomalii neuromusculare fascinante [Ross et al., 2011].

Sprijinit parțial de granturi de la Institutul Canadien de Cercetare în Sănătate și Fundația de Cercetare Macula Vision.

Bramall AN, Wright AF, Jacobson SG, McInnes RR. 2010. Răspunsurile genomice, biochimice și celulare ale retinei în degenerările fotoreceptorilor moștenite și perspectivele pentru tratamentul acestor tulburări. Annu Rev Neurosci 33:441–472.

Ross SE, McCord AE, Jung C, Atan D, Mok SI, Hemberg M, Kim TK, Salogiannis J, Hu L, Cohen S, Lin Y, Harrar D, McInnes RR, Greenberg ME. 2012. Bhlhb5 și prdm8 formează un complex represor implicat în asamblarea circuitelor neuronale. Neuron. ianuarie 2673(2):292–303.

Ce se poate învăța din faciesul fetal: este un indiciu pentru diagnostic?

1 Departamentul de Chirurgie Ortopedică, Genetică Umană și Obstetrică și Ginecologie, David Geffen School of Medicine, UCLA, Los Angeles, California

Îmbunătățirile ecografiei fetale prenatale bazate pe progresele tehnologice au produs imagini superioare ale multor sisteme de organe de-a lungul vârstelor gestaționale. Acest lucru este valabil mai ales pentru faciesul fetal. Ecografia poate evalua atât structurile osoase, cât și contururile țesuturilor moi. Măsurătorile absolute ale diametrelor orbitale, ale filtrumului și mandibulei pot da dovezi clare pentru hipo și hipertelorism, filtrum anormale și micrognatie. Recunoașterea tulburărilor cranio-faciale bine descrise poate fi tradusă în perioada fetală, de îndată ce începutul celui de-al doilea trimestru. Descoperirea cranio-facială anormală poate fi apreciată cu ușurință în grupul de tulburări cu displazie scheletică, grupul de tulburări craniosinostoze și sindroamele palatului despicat/buzei. Determinarea constelației de constatări faciale anormale poate ajuta la direcționarea geneticienilor prenatali către diagnostice diferențiale, inclusiv recunoașterea unor noi tulburări. Aceste diagnostice pot fi apoi rafinate pe baza anomaliilor din alte sisteme de organe și, de asemenea, folosind diagnostice moleculare pentru a ajuta la identificarea mecanismelor cauzale.

Abordarea clinică a copilului cu despicătură sau anomalii cranio-faciale

1 Divizie de Genetică, Departamentul de Pediatrie, Universitatea din California, San Diego și Spitalul de Copii Rady, San Diego, California

Despicăturile faciale și alte anomalii craniofaciale (CFA) constituie un grup de malformații congenitale care sunt eterogene atât din punct de vedere patogenic, cât și etiologic. În ceea ce privește patogeneza, CFA-urile pot fi clasificate ca malformații, deformații, perturbări sau displazii. Malformațiile nu se modifică în timp. Cele mai multe se datorează moștenirii multifactoriale, iar tratamentul este de obicei chirurgical. Deformările au potențialul de a se îmbunătăți cu timpul și intervenția posturală. Tulburările nu reapar, dar tratamentul este chirurgical. Potențialul de creștere alterat în displazii ridică îngrijorări cu privire la progresia și dezvoltarea neoplaziei în timp.

În ceea ce privește etiologia, CFA sunt rezultatul modificărilor genomice (dezechilibru de dozare cu câștig sau pierdere de grupuri de gene), modificări genetice (la nivelul ADN-ului însuși), factori de mediu sau interacțiunea factorilor de mediu cu o genetică specifică. antecedente care expun o persoană la risc pentru un anumit CFA. Abordarea clinică începe cu definirea patogenezei anomaliei cranio-faciale specifice (cum ar fi eșecul formării procesului frontonazal care duce la o despicătură a buzei) și utilizarea anamnezei și a examenului fizic pentru a elucida etiologia (cum ar fi părintele cu un singur incisiv central ar putea sugerează o mutație în SHH unde ca antecedente de diabet slab controlat și prezența agenezei sacrale ar putea sugera embriopatie diabetică).

Reglarea genetică a mineralizării matricei extracelulare osoase

1 Departamentul de Medicină și Facultatea de Stomatologie, Universitatea McGill, Montreal, Quebec, Canada

Mineralizarea matricei extracelulare osoase de vertebrate (ECM) este un proces fiziologic. În schimb, mineralizarea țesuturilor moi este o afecțiune patologică. Inițierea mineralizării ECM necesită o schelă de proteine ​​fibrilare, cum ar fi colagenul sau elastina, în care nucleele de dimensiuni critice ale sărurilor de calciu și fosfat anorganic precipită și devin stabile. Aceste precipitate cresc mai târziu și se maturizează în cristale de hidroxiapatită. Interesant, deși proteinele de schele adecvate sunt prezente în multe țesuturi moi, în mod normal, ECM-urile din aceste țesuturi nu se mineralizează. Există două posibilități care pot explica acest fenomen. În primul rând, este posibil ca un activator al mineralizării să lipsească în aceste țesuturi moi și, în al doilea rând, ca mineralizarea țesuturilor moi să fie prevenită în mod activ prin prezența inhibitorilor de mineralizare. Mai multe studii cheie o identifică acum pe cea din urmă ca fiind cea mai probabilă explicație. De fapt, absența sau îndepărtarea inhibitorilor de mineralizare este o condiție prealabilă pentru inițierea mineralizării în micromediul osos. Am furnizat dovezi genetice care sugerează că mineralizarea osoasă poate fi explicată, cel puțin parțial, prin compoziția matricei și prin îndepărtarea enzimatică a pirofosfatului, un inhibitor de mineralizare cu molecule mici prezent omniprezent, din ECM osos. Mai recent, am demonstrat un rol local pentru sfingomielin fosfodiesteraza 3 (SMPD3), o enzimă de metabolizare a lipidelor, în mineralizarea osului. O mutație de ștergere în Smpd3 duce la displazie scheletică severă la șoareci. Experimentele noastre genetice in vivo sugerează că activitatea enzimatică SMPD3 este necesară pentru mineralizarea osoasă normală și dezvoltarea scheletului.

Module mandibulare de mamifere: 20 de ani de la modelul „Atchley–Hall”.

1 Departamentul de Biologie, Universitatea Dalhousie, Halifax, Nova Scotia, Canada

Au trecut 20 de ani de când Atchley și Hall [1991] au publicat un model pentru dezvoltarea și evoluția structurilor morfologice complexe folosind mandibula (dentara) de mamifer ca structură anatomică exemplară. În model a fost inclusă dezvoltarea conceptului de modularitate a morfologiei, module constând din agregări (condensări) de celule care sunt resursa primară pentru dezvoltarea oaselor sau cartilajelor individuale. În această primă dintr-o serie de prezentări/articole de revizuire a modelului, examinez înțelegerea noastră actuală a modulelor celulare ale dentarului murin. Modelul din 1991 a postulat că dentarul a apărut din șase condensări celulare ale celulelor derivate din creasta neură. Patru au fost scheletogeni formând ramul și cele trei procese ale dentarului. Două erau odontogenice, formând dinții incisivi și molari și osul alveolar asociat. Studiile ulterioare arată că o singură unitate scheletogenă formează osul ramului și procesele unghiulare, condilare și coronoide. La șoareci cartilajele distale de pe aceste procese sunt secundare, care provin din periost. La șobolani și oameni, aceste cartilaje sunt sesamoide care apar în condensări separate în afara dentarului. Astfel, condensarea unică osteo-condrogenă la șoareci este reprezentată la șobolani și la om de patru populații de celule una osteogenă și trei condensări sesamoide (condrogenice). Semnificația acestor diferențe pentru înțelegerea noastră a mecanismului celular și molecular care stau la baza dezvoltării mandibulare și pentru aplicarea studiilor de la alte specii de mamifere la dezvoltarea cranio-facială umană va fi documentată și discutată.

Sprijinit de NSERC din Canada (A5056).

Atchley WR, Hall BK. 1991. Un model de dezvoltare și evoluție a structurilor morfologice complexe. Biol Rev Camb Philos Soc 66:101–157.

GWAS Follow-Up Mutation Screen and Expression Analysis Implica ARHGAP29 ca o nouă genă candidată pentru labia/palatina non-sindromică

Elizabeth J. Leslie 1 , M. Adela Mansilla 1 , Leah C. Biggs 1 , Kristi Schuette 1 , Steve Bullard 2 , Tian-Xiao Zhang 3 , Margaret Cooper 4 , Martine Dunnwald 1 , Andrew C. Lidral 2 , Mary L. Marazita 4, Terri H. Beaty 3, Jeffrey C. Murray 1

1 Departamentul de Pediatrie, Universitatea din Iowa, Iowa City, Iowa

2 Departamentul de Ortodonție, Universitatea din Iowa, Iowa City, Iowa

3 Departamentul de Epidemiologie, Școala de Sănătate Publică, Universitatea Johns Hopkins, Baltimore, Maryland

4 Centrul de Genetică Cranio-facială și Dentară, Departamentul de Biologie Orală, Școala de Medicină Dentară, Universitatea din Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania

Despicătura bucală și/sau palatina non-sindromică (NSCL/P) este un defect congenital frecvent cu etiologie complexă. Studiile de asociere la nivelul genomului au identificat cu succes noi loci asociati cu NSCL/P, inclusiv unul lângă ABCA4 genă, mutații în care provoacă mai multe tulburări retiniene. Nici analiza expresiei, nici screening-ul mutațiilor nu susțin un rol pentru ABCA4 în etiologia NSCL/P, așa că am investigat gena adiacentă, ARHGAP29, care codifică proteina de activare a Rho GTPază 29. ARHGAP29 are activitate preferențială față de RhoA, care are multe funcții legate de forma celulară, mișcarea și proliferarea, toate esențiale pentru dezvoltarea cranio-facială. Analiza expresiei folosind un șoarece a demonstrat că Arhgap29 este prezent în epiteliul și mezenchimul proceselor nazale mediale și laterale și în procesele mandibulare la E10.5, iar epiteliul de margine orală și medială și mezenchimul palatin la E14.5. Secvențierea de ARHGAP29 la 962 de persoane cu NSCL/P și 972 de controale necorelate din Filipine și SUA au dezvăluit un nonsens, un frameshift și 14 variante greșit, care sunt suprareprezentate în cazuri (P = 0,03). Am testat cel mai asociat SNP (rs560426) în apropiere ABCA4 și ARHGAP29 pentru interacțiunea genetică cu alte gene candidate, identificând o posibilă interacțiune cu IRF6 (rs2235371 P = 0,04). Această interacțiune este susținută de expresia redusă a Arhgap29 în epiteliul oral al an Irf6-șoarece nul, sugerând o nouă cale de despicare care implică factorul de transcripție IRF6 interacționând cu calea Rho prin ARHGAP29. Combinația de asociere la nivel de genom, variante rare de secvență de codare, expresie cranio-facială și interacțiuni cu o genă de despicare cunoscută susține un rol pentru ARHGAP29 în NSCL/P.

Sprijinit de NIH DE08559 și DE020057.

Dinți natali multipli autosomal dominanti cu ageneză dentară selectivă

John M. Graham Jr 1 , Nancy Kramer 1 , Vincent Funari 1 , Ophir Klein 2 , Kerstin Seidel 2 , Piranit Kantaputra 3 , Kent D. Taylor 1

1 Medical Genetics Institute, Cedars Sinai Medical Center, Los Angeles, California

2 Departamentul Științe Orofaciale, Universitatea din California, San Francisco, California

3 Facultatea de Stomatologie, Universitatea Chiang Mai, Chiang Mai, Thailanda

Raportăm o familie de 5 generații cu dinți natali multipli autosomal dominant, urmată de agenezia dentară selectivă, care nu este asociată cu nicio caracteristică non-dentală. Dinții natali sunt de obicei o descoperire izolată sporadică la un sugar normal. Apariția familială este rară, dar s-a raportat că este autozomal dominant. Ageneza autosomal dominantă a dinților poate fi cauzată de mutații ale genei homeobox MSX1. Alte familii cu oligodonție autosomal dominantă au mutații în PAX9, iar agenezia selectivă numai a dinților permanenți a fost legată de 10q11.2-q21. O familie cu ageneză dentară selectivă legată de X izolată a rezultat din mutațiile EDA. Mutații în WNT10A au fost asociate cu hipodonția izolată. Baza genetică a dinților natali izolați este necunoscută. ADN-ul de la 28 de membri ai familiei a fost analizat pe cipul Illumina OMNI-express folosind 733.120 SNP și mapat la un segment de aproximativ 2 Mb pe cromozomul 1q36.11 cu scor LOD 2,97 la 23,8-25,8 Mb (GRCh37/hg19 MERLIN). Prin împărțirea pedigree-ului în trei familii de 3 generații, s-a găsit o regiune de asociere situată între LOC284632 și GRHL3 (parentTDT, P = 0,005 pentru rs11249039, rs11249045 sau rs7526505). GRHL3 este o genă exprimată exclusiv în ectodermul de suprafață la drosophila, unde joacă un rol esențial în formarea cuticulei. Expresia murinei Grhl3 gena se găsește în țesuturile derivate ectodermic, inclusiv în epiteliul bucal. Secvențierea regiunii de asociere este în curs de desfășurare, iar modelele experimentale sunt în curs de dezvoltare pentru a testa ipoteza că variația în reglarea acestei gene ar putea juca un rol în acest fenotip.

Este fenotipul cranio-facial suficient pentru a caracteriza sindroamele craniosinostozei legate de FGFR?

Yann Heuzé 1 , Neus Martínez-Abadías 1 , Jennifer M. Stella 1 , Federico Di Rocco 2 , Corinne Collet 3 , Gemma García Fructuoso 4 , Mariana Alamar 4 , Lun-Jou Lo 5 , Simeon A. Boyadjiev 6 , Joan T. Richtsmeier 1

1 Departamentul de Antropologie, Universitatea de Stat din Pennsylvania, University Park, Pennsylvania

2 Unitatea de Chirurgie Cranio-facială, Departamentul de Neurochirurgie Pediatrică, Hôpital Necker–Enfants Malades, Universitatea Paris V, Paris, Franța

3 Laboratoire de Biochimie et de Biologie Moléculaire, INSERM U606, Paris, Franța

4 Servei de Neurocirurgia, Hospital Sant Joan de Déu, Barcelona, ​​Spania

5 Departamentul de Chirurgie Plastică și Reconstructivă, Spitalul Memorial Chang Gung, Universitatea Chang Gung, Taoyuan, Taiwan

6 Secția de Genetică, Departamentul de Pediatrie, Universitatea din California Davis, Sacramento, California

Au fost descrise peste 180 de sindroame de craniosinostoză (CS), CS mai frecventă fiind asociată cu mutații ale receptorilor factorului de creștere a fibroblastelor (FGFR). Aceste „CS legate de FGFR” arată fuziunea prematură caracteristică a uneia sau mai multor suturi craniene împreună cu anomalii cranio-faciale, neuronale, membre, cardiace, pulmonare și/sau ale pielii suplimentare. În ciuda numărului potențial mare de mutații cauzale pentru unele dintre aceste CS legate de FGFR, diagnosticele clinice sunt destul de fiabile. Cu toate acestea, analiza noastră morfometrică se bazează pe reperele colectate din imaginile CT ale craniului la pacienții cu sindroame Apert (n = 19), Crouzon (n = 9), Pfeiffer (n = 5) și Muenke (n = 4) împreună cu cele cu sindroame neafectate. copii (n = 20) arată că aceste categorii de diagnostic sunt mai dificil de stabilit atunci când forma craniului este singura trăsătură luată în considerare. Într-adevăr, observăm o suprapunere substanțială între fenotipurile cranio-faciale, în special ale sindroamelor Apert, Pfeiffer și Muenke. Fenotipul cranio-facial, așa cum este caracterizat de datele CT, nu este suficient pentru a caracteriza CS legat de FGFR. Cazurile cele mai diferite de indivizii neafectați sunt cazurile sindromice cu craniosinostoză bicoronală. Când cazurile sindromice care prezintă craniosinostoză bicoronală (n = 17) sunt comparate cu indivizi neafectați (n = 20) și cu copii care prezintă craniosinostoză bicoronală non-sindromică (n = 14), datele noastre oferă o separare clară între fenotipurile cranio-faciale ale cazurilor sindromice și non-sindromice. Cazurile sindromice cu craniosinostoză bicoronală prezintă bosing frontal și hipoplazie medie facială severă. Aceste ultime rezultate indică faptul că, în cazul craniosinostozei bicoronale, mutația cauzală legată de FGFR și/sau calea moleculară afectată de această mutație generează dismorfologii craniene suplimentare.

Sprijinit parțial de NIH/NIDCR R01DE018500, 3R01 DE018500-02S1, R01DE016886 și CDC 5R01 DD000350.

Înțelegerea variabilității fenotipice în tulburările de neurodezvoltare

Santhosh Girirajan 1 , Jill A. Rosenfeld 2 , Blake C. Ballif 2 , Lisa G. Shaffer 2 , Evan E. Eichler 1

1 Departamentul de Științe Genomului, Universitatea din Washington, Seattle, Washington

2 Laboratorul de genomice semnături, Spokane, Washington

Am propus recent un model cu două lovituri pentru a explica variabilitatea fenotipică asociată cu o microdeleție de 520 kbp pe cromozomul 16p12.1, în care microdeleția predispune atât la fenotipuri neuropsihiatrice ca un singur eveniment, cât și exacerbează fenotipurile de neurodezvoltare (în asociere cu alte fenotipuri mari). kbp) variante de număr de copiere (CNV). Am extins modelul nostru pentru a include 72 de tulburări genomice și am examinat datele CNV din 32.587 de cazuri cu dizabilități intelectuale și malformații congenitale pentru prezența a două CNV mari, comparativ cu 8.635 de controale. Din cele 2.312 cazuri cu o tulburare genomică cunoscută, 233 (10,2%) cazuri au purtat un alt CNV > 500 kbp și 373 au purtat un alt CNV > 150 kbp în altă parte a genomului. Pentru 45/233 (19%) dintre acești purtători cu două lovituri, al doilea CNV a fost, de asemenea, asociat cu o tulburare genomică. În timp ce frecvența secundelor lovituri a fost mai mare în CNV-urile asociate cu expresivitate variabilă, cum ar fi del15q13.3, del16p11.2, dup16p13.11, del16p12.1 și del și dup1q21.1, am găsit o corelație pozitivă (corelația Spearman, r = 0,64, P < 0,001) între proporția cazurilor moștenite și prevalența celui de-al doilea hit. Analiza ADN-ului parental arată o combinație de evenimente moștenite și de novo care contribuie la apariția a două hit-uri în probe. Analiza traseului genelor din cadrul celui de-al doilea CNV-uri arata o perturbare a genelor implicate in functiile de semnalizare celulara, neurologice si de dezvoltare. Datele noastre oferă un sprijin puternic pentru modelul cu două lovituri pentru a explica expresivitatea variabilă în tulburările genomice și, în general, prezintă o bază oligogenă pentru studiul bolilor complexe.

Sprijinit de NIH HD065285 la EEE.

Sfingomielin fosfodiesteraza 3, un nou regulator al dezvoltării și mineralizării scheletului

Zohreh Khavandgar 1 , Robert Scott Kiss 2 , Jingjing Li 3 , Monzur Murshed 1,3

1 Facultatea de Stomatologie, Universitatea McGill, Montreal, Quebec, Canada

2 Division of Cardiology, McGill University Health Center, Montreal, Quebec, Canada

3 Departamentul de Medicină, Universitatea McGill, Montreal, Quebec, Canada

Mineralizarea matricei extracelulare a oaselor și dintelui vertebratelor este un proces reglat genetic. Una dintre cele mai recente completări la lista crescândă a regulatorilor de mineralizare este Sphingomielin fosfodiesteraza 3 (Smpd3). Smpd3 codifică o sfingomielinază neutră care scindează sfingomielina pentru a genera metaboliți lipidici bioactivi. O mutație de ștergere numită fragilitas ossium (din) la murină Smpd3 gena duce la displazie scheletică severă și moarte perinatală. Într-un studiu recent, s-a sugerat că activitatea SMPD3 în creier reglează dezvoltarea scheletului prin factori endocrini. Pentru a înțelege în continuare rolul SMPD3 în dezvoltarea scheletului, am examinat osificarea endocondrală în timpul scheletogenezei timpurii în din/de la soareci. Am observat o apoptoză afectată a condrocitelor hipertrofice și a oaselor corticale sever submineralizate în E15.5 din/de la embrioni. Pentru a investiga dacă SMPD3 joacă un rol autonom de celule în aceste țesuturi, am generat din/de laCol1a1-Smpd3 șoareci, la care expresia specifică osteoblastelor a Smpd3 a corectat din/de la anomalii ale scheletului și a prevenit decesele perinatale. Deși defectele de mineralizare osoasă au fost complet corectate în fro/froCol1a1-Smpd3 embrioni, fenotipul cartilajului lor a fost în mare parte neafectat. În studiul actual, demonstrăm un rol critic pentru metaboliții SMPD3 în timpul depunerii minerale in vitro de către pre-osteoblastele MC3T3-E1. Datele noastre identifică SMPD3 ca un nou regulator al dezvoltării și mineralizării scheletului.

Sprijinit de Institutul Canadian de Cercetare în Sănătate și Fundația Osteogenesis Imperfecta, SUA.

O variantă rară de ADN într-un cis-Motiv suprapus (COM) într-un IRF6 Enhancer Element este asociat cu sindromul Van der Woude

Walid D. Fakhouri 1 , Fedik Rahimov 2 , Huiqing Zhou 3 , Tianli Du 1 , Evelyn N. Kouwenhoven 3 , Hans van Bokhoven 3,4 , Jeffrey C. Murray 2 , Brian C. Schutte 1,5

1 Microbiologie și Genetică Moleculară, Universitatea de Stat din Michigan, East Lansing, Michigan

2 Departamentul de Pediatrie, Universitatea din Iowa, Iowa City, Iowa

3 Departamentul de Genetică Umană, Centrul Nijmegen pentru Științe Moleculare ale Vieții, Nijmegen, Țările de Jos

4 Departamentul de Neuroștiință Cognitivă, Institutul Donders pentru Creier, Cogniție și Comportament, Centrul Medical al Universității Radboud Nijmegen, Nijmegen, Țările de Jos

5 Departamentul de Pediatrie și Dezvoltare Umană, Universitatea de Stat din Michigan, East Lansing, Michigan

Despicătura buzei și palatului (CLP) este una dintre cele mai frecvente malformații congenitale la om. Mutații în factorul de reglare a interferonului 6 (IRF6) provoacă sindromul Van der Woude (VWS), o formă autosomal dominantă de CLP și contribuie la risc pentru CLP izolat, inclusiv o variantă comună de ADN rs642961. Rs642961 este situat în MCS9.7, o secvență conservată cu mai multe specii care este aproape IRF6. MCS9.7 s-a demonstrat că elementul posedă activitate de amplificator care imita expresia endogenului Irf6. Pentru a identifica posibile variante etiologice de ADN, am secvențiat MCS9.7 în probele de ADN obţinute de la indivizi cu VWS. Am analizat 48 de probe de ADN pentru care nu a fost detectată nicio mutație care provoacă boli IRF6 exonii. Am observat o nouă variantă de ADN care este o inserție A și se prevede că va perturba legarea ADN-ului atât pentru p63, cât și pentru factorii de transcripție bHLH. Ne-am concentrat pe patru membri ai familiei bHLH al căror model de expresie părea să se suprapună cu Irf6. Folosind un test de legare la ADN, am observat că această variantă de ADN a abrogat legarea de către p63 și a redus afinitatea de legare pentru factorii trans bHLH. Într-un test de transactivare tranzitorie, am observat o activitate puternică de amplificator de către MCS9.7 element. Această activare a fost foarte dependentă de p63, iar activarea a fost abrogată de mutația de inserție A. În concluzie, aceste date sunt în concordanță cu ipoteza că varianta ADN rară la cis-motiv suprapus în MCS9.7 este etiologic pentru VWS și susține rațiunea pentru screeningul suplimentar al mutațiilor MCS9.7 element amplificator la pacienții cu CLP.

Sprijinit parțial de NIH-DE13513.

O abordare de biologie a sistemelor la buza despicată și palatina

1 Departamentul de Antropologie, Ball State University, Muncie, Indiana

Etiologia despicăturii poate urma un model cu prag multifactorial. Acest model, însă, se potrivește prost. Unele fisuri sunt teratogene altele, genetice, urmând uneori un model mendelian. Deși înfrățirile umane sunt de obicei prea mici pentru testare, frecvența de recurență poate aproxima ceea ce ar fi de așteptat pentru o dublă recesivă într-o încrucișare cu doi factori, 1/16 sau 6,25%. Aproximativ 25% din CLP este atribuită căilor genetice cunoscute.Se pare că CLP-urile rezultă din alele sau teratogene care încetinesc migrarea celulelor crestei neurale, așa cum pot căile cunoscute. Grupul meu (Bowers) a descoperit că CLP-urile sunt tulburări sistematice, nu modificări ale capului și ale feței. Copiii afectați au uneori înălțimi reduse și maturizare întârziată și, frecvent, au lățimea cotului redusă, cu pliuri normale ale tricepsului și circumferințe ale brațelor. Am găsit scoruri de abatere standard (Zs) semnificativ negative pentru lățimea cotului la un eșantion de 209 copii, cu vârste cuprinse între 2 și 18:11, împărțiți pe sex, grupă de vârstă și dacă despicatura a fost unilaterală sau bilaterală. Zs medii a variat între -0,40 (P < 0,05) până la -1,27 (P < 0,001). Doar băieții cu vârsta peste 7:7 cu CLP bilateral au avut Z medii nesemnificative și și acestea au fost negative. Acest lucru sugerează că una dintre moleculele care contribuie la formarea osului membranos și endocondral, cum ar fi factorul de transcripție RUNX2, poate fi implicat. Aici, încep să urmăresc circuitele de reglementare care se pot lega Runx2 la căile cu implicare cunoscută.

Bowers EJ, Mayro RF, Whitaker LA, Pasquariello PS, LaRossa D, Randall P. 1987. Creșterea generală a corpului la copii cu despicături ale buzei, palatului și structurii cranio-faciale. Scand J Plastic Reconstr Surg 21:7–14.

Bowers EJ, Mayro RF, Whitaker LA, Pasquariello PS, LaRossa D, Randall P. 1988. Creșterea generală a corpului la copiii cu despicătură de palat și tulburări asociate: diferențe de vârstă. Am J Phys Anth 75:503–515.

Bowers EJ. 2011. Creșterea la copiii cu despicături: dovezi seriale cu raze X mână-încheietură. Cleft Palate Craniofacial J 48(6):762–772.

Modificări ale densității minerale osoase cranio-faciale postnatale și ale volumului în Fgfr2 Y394C/+ Model de șoarece cu sindrom Beare–Stevenson Cutis Gyrata

Christopher Percival 1 , Yingli Wang 2 , Xueyan Zhou 2 , Ethylin Jabs 2 , Joan Richtsmeier 1

1 Departamentul de Antropologie, Universitatea de Stat din Pennsylvania, University Park, Pennsylvania

2 Departamentul de Genetică și Științe Genomice, Mt. Sinai School of Medicine, New York, New York

O tehnică nouă este utilizată pentru a cuantifica volumul osului cranian individual și densitatea minerală osoasă relativă de-a lungul craniului murin din imagini de micro-tomografie computerizată și, în acest sens, evidențiază asocierea dintre densitatea osoasă scăzută, volumul osos scăzut și craniosinostoză în Fgfr2 Modelul de șoarece Y394C/+ al sindromului Beare-Stevenson cutis gyrata la P0 și la P8. În timp ce analiza morfometrică bazată pe repere indică faptul că severitatea dismorfologiei în forma cranio-facială variază de-a lungul craniului, influența Fgfr2 Mutația Y394C privind ratele de creștere a volumului osos pare standard pentru toate oasele măsurate. Aceste rezultate sugerează că această mutație influențează activitatea celulelor osoase la nivelul craniului, chiar și în locuri destul de îndepărtate de suturile topite prematur care definesc sindroamele craniosinostozei. Reducerea netă a volumului materialului cu densitate mare în unele oase mutante sugerează că activitatea osteoclastelor, în plus față de cea a osteoblastelor, este afectată în această perioadă postnatală timpurie. Acest nou studiu oferă informații importante cu privire la efectul Fgfr2 Mutația Y394C asupra dezvoltării osoase endocondrale și intramembranoase de-a lungul craniului, completând rezultatele analizelor morfometrice și oferind baza pentru ipoteze care pot fi testate cu studii histologice, moleculare și celulare mai aprofundate.

Sprijinit parțial de NIH/NIDCR R01-DE018500 (JTR), 3R01 DE018500-02S1 (JTR și EWJ) și NSF BCS-0725227.

Evaluarea microbiotei orale a șobolanilor sănătoși și tratați cu alcool utilizând sonde ADN cu întreg genom din bacterii umane

Zaher Jabbour 1 , Cássio do Nascimento 2 , Michel El-Hakim 3 , Janet E. Henderson 4 , Rubens Albuquerque 1

1 Facultatea de Stomatologie, Divizia de Stomatologie Restauratoare, Universitatea McGill, Montreal, Quebec, Canada

2 Facultatea de Stomatologie din Ribeirao Preto, Departamentul de Materiale Dentare și Protecție, Universitatea din Sao Paulo, Sao Paulo, Brazilia

3 Divizia de Chirurgie orală și maxilo-facială, Facultatea de Stomatologie, Universitatea McGill, Montreal, Quebec, Canada

4 Divizia de Chirurgie Ortopedică, Facultatea de Medicină, Universitatea McGill, Montreal, Quebec, Canada

Metodele moleculare pentru identificarea și cuantificarea bacteriilor au fost considerate mai rapide și mai fiabile decât metodele convenționale. Acest studiu și-a propus să evalueze capacitatea sondelor de ADN pentru întreg genom preparate din bacterii orale umane de a detecta și cuantifica speciile bacteriene orale de șobolani și de a evalua influența ingestiei de alcool asupra biofilmului oral. Douăzeci și patru de șobolani Wistar maturi au fost împărțiți în mod egal în două grupuri. Un grup (martor) a fost alimentat cu o dietă echilibrată cu pelete de șobolan și apă. Grupul tratat cu alcool (AT) a primit aceeași dietă și soluție de etanol 20%. După eutanasie, după 30 de zile, probele bacteriene din biofilmul oral care acoperă dinții animalelor au fost colectate cu ajutorul microperiilor. Identificarea și cuantificarea bacteriilor s-au bazat pe intensitatea semnalelor chemiluminiscente eliberate prin hibridizarea ADN-ADN cu 33 de sonde preparate din bacterii orale umane. Nivelurile bacteriilor au fost comparate folosind un Mann-Whitney U-test cu un nivel de semnificație < 0,05. Toate tulpinile vizate, cu excepția Streptococcus mutans și Streptococcus mitis, au fost detectate în grupul de control. Escherichia coli, Psuedomonas aeruginosa, Porphyromonas endodontalis, și Veillonella parvula au fost singurele specii detectate în grupul AT. Au fost găsite niveluri semnificativ mai mari de bacterii în grupul de control comparativ cu grupul AT (P = 0,001). Procentul de E coli a fost cel mai mare în ambele grupuri. Sondele ADN pentru întreg genom preparate din bacterii orale umane pot reacționa încrucișat cu tulpinile bacteriene orale ale șobolanilor. Consumul de alcool este asociat cu o diversitate și un număr mai scăzut de bacterii în cavitatea bucală a șobolanilor.

Sprijinit de Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

Craniosinostoza sagitală nonsindromică asociată cu variante noi în FGFR1, TWIST1, și RAB23 Genele

Xiaoqian Ye 1,2 , Audrey Guilmatre 1 , Ethylin Wang Jabs 1 , Yann Heuzé 3 , Joan Richtsmeier 3 , Deborah J. Fox 4,5 , Charlotte M. Druschel 4,5 , Rhinda J. Goedken 6 , Paul A. Romitti 6

1 Departamentul de Genetică și Științe Genomice, Școala de Medicină Mount Sinai, New York, New York

2 Baza de reproducere a laboratorului cheie de stat pentru știința de bază a stomatologiei (Hubei-MOST), Laboratorul cheie de biomedicină orală Ministerul Educației, Școala și Spitalul de Stomatologie, Universitatea Wuhan, Wuhan, China

3 Departamentul de Antropologie, Universitatea de Stat din Pennsylvania, University Park, Pennsylvania

4 Departamentul de Epidemiologie și Biostatistică, Școala de Sănătate Publică, Universitatea de la Universitatea de Stat Albany din New York, Albany, New York

5 Registrul malformațiilor congenitale, Departamentul de Sănătate al statului New York, Troy, New York, New York

6 Departamentul de Epidemiologie, Colegiul de Sănătate Publică al Universității din Iowa, Iowa City, Iowa

Craniosinostoza, fuziunea prematură a uneia sau mai multor suturi craniene, apare la aproximativ unul din 2500 de născuți vii. Dintre diferitele forme, craniosinostoza non-sindromică sagitală de linie mediană reprezintă cel mai răspândit tip. În craniosinostoza sindromică, mutațiile cauzale sunt cunoscute pe receptorii factorului de creștere a fibroblastelor (FGFR), TWIST1, RAB23, și alte gene. Cu toate acestea, etiologia craniosinostozei non-sindromice este în mare parte necunoscută. Am folosit date dintr-un studiu caz-control în curs de desfășurare, bazat pe populație, în Iowa și în statul New York pentru a identifica noi gene candidate pentru craniosinostoza sagitală non-sindromică. În acest studiu, am evaluat 96 de cazuri de craniosinostoză sagitală non-sindromică și am efectuat o analiză extinsă a genelor candidate prin secvențiere directă. Două izoforme (intronul 7 al izoformei 1, exonul 6 al izoformei 5-6) de FGFR1, intronul 9 din FGFR2, TWIST1, și RAB23 au fost selectate pe baza publicațiilor anterioare, a modelelor lor de expresie, a modelelor animale și/sau a rolurilor în sindroamele craniosinostoze umane cunoscute. Au fost găsite variante noi de nucleotide în FGFR1 (izoforma 5 și 6, n = 2), TWIST1 (n = 1) și RAB23 (n = 1). Aceste variante detectate în studiul nostru au fost unice și nu au apărut în 316 alele de la controale sănătoase sau în bazele de date NCBI dbSNP, Human Gene Mutation Database și CHIP Bioinformatics. Datele noastre agregate sugerează că mutațiile acestor gene candidate ar putea contribui la craniosinostoza sagitală non-sindromică, deși ar reprezenta doar o mică parte din totalul cazurilor. Aceste constatări se adaugă la percepția craniosinostozei sagitale non-sindromice ca o anomalie complexă de dezvoltare sub control potențial poligenic.

Sprijinit parțial prin grant de la CDC 5R01 DD000350.

Expresia diferențială a genei în fața embrionilor de șoarece CL/Fr la E11.5, pe baza analizei cu microarray

Brennan Takagi 1 , T.J. Hynd 1 , S. Jack Somponpun 1 , Kazuaki Nonaka 2 , Scott Lozanoff 1

1 Departamentul de Anatomie, Biochimie și Fiziologie, Universitatea din Hawaii, Școala de Medicină, Honolulu, Hawaii

2 Facultatea de Stomatologie, Secția de Stomatologie Pediatrică, Universitatea Kyushu, Fukuoka, Japonia

Șoarecele CL/Fr demonstrează despicătura buzei și palatului (CLP) ereditabile bilaterale și unilaterale la o rată de aproximativ 35%, în general deasupra șoarecelui tulpina de fundal „A”. Folosind strategiile clasice de reproducere a șoarecilor, s-a sugerat că cel puțin doi loci de boală, clf1 și clf2, sunt implicate în defect și au fost identificate genele candidate. În plus, analizele de direcționare genetică sugerează cu tărie că Wnt9b contribuie la CLP la șoarecii tulpinii „A”. Scopul acestui studiu a fost testarea expresiei lui clf1 și clf2 gene candidate în proeminențele faciale ale embrionilor CL/Fr, utilizând analiza microarray. Proeminențele nazale mediale, nazale laterale și maxilare ale șoarecilor fenotipic normali, precum și despicături E11.5 CL/Fr au fost disecate și ARN a fost extras folosind tehnici standard pentru protocolul Agilent-microarray. Rezultatele indică faptul că expresia clf1 gene candidate, Wnt9b și Wnt3, si clf2 gene candidate, Adcy2 și Ube2ql1, sunt reduse semnificativ (-3,11, -1,50, -2,22 și, respectiv, -1,83 de ori) în țesuturile despicate CL/Fr, sugerând că toate cele patru gene pot fi implicate în mutația CLP la șoarecii CL/Fr. Vor fi efectuate viitoare studii de exprimare a genelor prin RT-PCR cantitativ și analize de expresie regională prin imunohistochimie pentru a testa în continuare expresia acestor clf1 și clf2 genele candidate.

Sprijinit parțial de NIH/NCRR 5P20RR024206 (SJS) și R01-DK-064752 (SL).

Expresia diferențială a genelor la șoareci cu expresie greșită a șase2 Asociat cu displazia frontonazală

Thomas Hynd 1 , Ben Fogelgren 1 , S. Jack Somponpun 1 , Sheri F.T. Fong 1, Scott Lozanoff 1

1 Departament de Anatomie, Biochimie și Fiziologie, Universitatea din Hawaii, Școala de Medicină, Honolulu, Hawaii

Am descris anterior Br șoarece mutant care prezintă displazie frontonazală ereditară. Analiza legăturii a cartografiat mutația în apropierea factorului de transcripție homeobox șase2, exprimat în mod normal în mezenchimul facial în timpul dezvoltării embrionare. Scopul acestui studiu este de a determina modelele de expresie ale șase2, precum și posibilele ținte în amonte și în aval ale șase2, în mijlocul feței în curs de dezvoltare. Cele trei seturi de proeminențe faciale pereche (mediale, laterale și maxilare) ale embrionilor E11.5 au fost disecate și ARN extras pentru teste qPCR și analiza microarray Agilent. Proeminențele nazale mediale (MNP) au fost, de asemenea, luate pentru cultura celulară. Rezultatele qPCR au fost indicate șase2 expresia este cea mai mare în MNP și a demonstrat o reglare descendentă haploinsuficientă în fiecare dintre cele trei seturi de proeminență facială din Br șoarece. Rezultatele micromatricelor au sugerat reglarea greșită a mai multor gene implicate într-o mare varietate de căi genetice, inclusiv factorul de transcripție șase3. Validarea suplimentară va fi necesară pentru a corobora aceste rezultate de microarray, inclusiv qPCR, imunohistochimia și interferența ARN. Rezultatele preliminare utilizând o reducere in vitro a șase2, realizat pe un sistem de cultură celulară MNP care utilizează siARN, a demonstrat o reducere de 65-70% a șase2. Aceste rezultate pot permite continuarea lucrărilor in vitro pentru a elucida o cale în dezvoltarea feței mijlocii care implică șase2.

Această lucrare a fost susținută, parțial, de NIH/NCRR R01DK064752 (SL) și 5P20RR024206 (SJS).

Meta-analiză la nivel de genom a buzei despicate non-sindromice cu sau fără palat despicat (NSCL/P) identifică mai multe loci noi

Kerstin U. Ludwig 1,2 , Stefan Herms 1,2 , Michael Knapp 3 , Markus M. Nöthen 1,2 , Elisabeth Mangold 1

1 Institutul de Genetică Umană, Universitatea din Bonn, Bonn, Germania

2 Departamentul de Genomică, Centrul pentru viață și creier, Institutul de Genetică Umană, Universitatea din Bonn, Bonn, Germania

3 Institutul de Biometrie Medicală, Informatică și Epidemiologie, Universitatea din Bonn, Bonn, Germania

Despicătura bucală non-sindromică cu sau fără despicătură de palat (NSCL/P) este printre cele mai frecvente malformații congenitale. Etiologia acestei malformații, care implică factori de mediu și genetici, a fost recent luminată prin descoperirea a șase loci de susceptibilitate genetică în studiile de asociere la nivelul genomului (GWAS). Pentru a identifica locații suplimentare, am efectuat o meta-analiză a celor mai mari două GWAS pe NSCL/P, adică un studiu caz-control al europenilor centrali [Mangold și colab., 2010] și un studiu bazat pe familie care implică triouri europene și asiatice. [Beaty et al., 2010, date preluate de la dbGaP]. Analiza noastră confirmă toți loci identificați anterior și identifică șase noi regiuni de susceptibilitate pentru populația europeană (1p36, 2p21, 3p11.1, 8q21.3 13q31.1 și 15q22). Analiza specifică populației a arătat că cinci dintre ei joacă, de asemenea, un rol în populația asiatică, ceea ce sugerează că am identificat factori de risc genetici comuni pentru NSCL/P. Genele candidate din aceste regiuni includ SPRY2, THADA, PAX7, și EPHA3, deschizând noi puncte de plecare pentru studii genetice și funcționale aprofundate ulterioare.

Sprijinit de granturi DFG (MA 2546/3-1, KR 1912/7-1, NO 246/6-1, WI 1555/5-1), datele dbGaP au fost obținute la http://www.ncbi.nlm. nih.gov/gap prin numărul de acces dbGaP phs000094.v1.p1.

Mangold E, Ludwig KU, Birnbaum S, Baluardo C, Ferrian M, Herms S, Reutter H, de Assis NA, Chawa TA, Mattheisen M, Steffens M, Barth S, Kluck N, Paul A, Becker J, Lauster C, Schmidt G, Braumann B, Scheer M, Reich RH, Hemprich A, Pötzsch S, Blaumeiser B, Moebus S, Krawczak M, Schreiber S, Meitinger T, Wichmann HE, Steegers-Theunissen RP, Kramer FJ, Cichon S, Propping P, Wienker TF, Knapp M, Rubini M, Mossey PA, Hoffmann P, Nöthen MM. 2010. Studiul de asociere la nivelul genomului identifică doi loci de susceptibilitate pentru buza despicătură non-sindromică, cu sau fără palatul despicat. Nat Genet 42:24–26.

Beaty TH, Murray JC, Marazita ML, Munger RG, Ruczinski I, Hetmanski JB, Liang KY, Wu T, Murray T, Fallin MD, Redett RA, Raymond G, Schwender H, Jin SC, Cooper ME, Dunnwald M, Mansilla MA , Leslie E, Bullard S, Lidral AC, Moreno LM, Menezes R, Vieira AR, Petrin A, Wilcox AJ, Lie RT, Jabs EW, Wu-Chou YH, Chen PK, Wang H, Ye X, Huang S, Yeow V , Chong SS, Jee SH, Shi B, Christensen K, Melbye M, Doheny KF, Pugh EW, Ling H, Castilla EE, Czeizel AE, Ma L, Field LL, Brody L, Pangilinan F, Mills JL, Molloy AM, Kirke PN, Scott JM, Arcos-Burgos M, Scott AF. 2010. Un studiu de asociere la nivel de genom al buzei despicate cu și fără palatul despicat identifică variante de risc în apropierea MAFB și ABCA4. Nat Genet 42:525–529.

Creșterea craniului și a creierului într-un model de șoarece pentru sindromul Apert

Cheryl A. Hill 1 , Jordan R. Austin 1 , Joan T. Richtsmeier 2 , Susan Motch 2 , Neus Martínez-Abadías 2 , Yingli Wang 3 , Ethylin Wang Jabs 3 , Kristina Aldridge 1

1 Departamentul de Patologie și Științe Anatomice, Universitatea din Missouri-Columbia, Columbia, Missouri

2 Departamentul de Antropologie, Universitatea de Stat din Pennsylvania, University Park, Pennsylvania

3 Departamentul de Genetică și Științe Genomice, Mt. Sinai School of Medicine, New York, New York

Țesuturile cranio-faciale și neuronale se dezvoltă împreună pe parcursul creșterii pre și postnatale. Sindroamele craniosinostozei, cum ar fi sindromul Apert (AS), sunt asociate cu fenotipuri specifice care implică atât craniul, cât și creierul. Analiza unui model de șoarece pentru AS, the Fgfr2 +/P253R șoarece, permite studiul efectelor acestei mutații specifice asupra acestor două țesuturi simultan pe parcursul dezvoltării. Lucrările anterioare pe acest model de șoarece au demonstrat diferențe specifice și localizate în creier și craniu. Scopul acestui studiu este de a comparaFgfr2 +/P253R șoarecele și tovarășii lor de tip sălbatic la două momente de dezvoltare, pentru a determina dacă modelele de creștere diferă în creier și craniu. Atât imaginile tridimensionale cu rezonanță micromagnetică, cât și tomografiile computerizate au fost obținute de la șoareci cu Fgfr2 +/P253R mutația și tovarășii lor de tip sălbatic. Eșantionul a constat din șoareci nou-născuți (P0) (N = 28) și șoareci în vârstă de 2 zile (P2) (N = 23). Datele de coordonate pentru 15 repere ale creierului și 24 craniului au fost colectate folosind software-ul Amira© și Analyze 10.0© și comparate statistic folosind analiza matricei distanței euclidiene. Rezultatele demonstrează că Fgfr2 +/P253R Șoarecii prezintă o creștere redusă în creier și față, în timp ce înălțimea și lățimea neurocraniului și regiunile posterioare ale creierului arată o creștere crescută în comparație cu șoarecii de tip sălbatic. Această corespondență localizată a modelelor de creștere diferențiale în craniu și creier indică interacțiunea lor continuă prin dezvoltare, demonstrând, de asemenea, că ambele țesuturi prezintă modele de creștere postnatale divergente în comparație cu colegii lor de tip sălbatic.

Sprijinit parțial de NIH/NIDCR R01 DE018500 (JTR), R01DE18500-02S1 (JTR și EWJ).

Continuum fenotipic în craniosinostoza sindromică FGFR? Dovezi de la pacienți umani și modele de șoareci

Neus Martínez-Abadías 1 , Yann Heuzé 1 , Yingli Wang 2 , Susan Motch 1 , Talia Pankratz 1 , Jennifer M. Stella 1 , Gemma García Fructuoso 3 , Mariana Alamar 3 , Federico Di Rocco 4 , Corinne Collet 5 , Lun-Jou Lo 6 , Simeon A. Boyadjiev 7 , Ethylin Wang Jabs 2 , Joan T. Richtsmeier 1

1 Departamentul de Antropologie, Universitatea de Stat din Pennsylvania, University Park, Pennsylvania

2 Departamentul de Genetică și Științe Genomice, Școala de Medicină Mount Sinai, One Gustave L. Levy Place, New York, New York

3 Servei de Neurocirurgia, Hospital Sant Joan de Déu, Barcelona, ​​Spania

4 Unitatea de Chirurgie Cranio-facială, Departamentul de Neurochirurgie Pediatrică, Hôpital Necker–Enfants Malades, Universitatea Paris V, Paris, Franța

5 Laboratoire de Biochimie et de Biologie Moléculaire, INSERM U606, Paris, Franța

6 Departamentul de Chirurgie Plastică și Reconstructivă, Spitalul Memorial Chang Gung, Universitatea Chang Gung, Taoyuan, Taiwan

7 Secția de Genetică, Departamentul de Pediatrie, Universitatea din California Davis, Sacramento, California

Dintre cele peste 180 de sindroame de craniosinostoză (CS) cu o prevalență de 1/10.000 de născuți vii, multe sunt cauzate de mutații ale receptorilor factorului de creștere a fibroblastelor (FGFR). CS legate de FGFR implică fuziunea prematură a suturilor craniene asociate cu malformații cranio-faciale, neuronale, ale membrelor și viscerale. Definirea și clasificarea precisă a CS legată de FGFR poate fi dificilă din cauza variației fenotipice în cadrul categoriilor de diagnostic, astfel încât testarea genetică este adesea necesară. Cu toate acestea, nu există o corespondență unu-la-unu între mutațiile genetice și fenotipuri: o singură mutație poate duce la fenotipuri diferite, iar mutațiile în gene diferite pot produce fenotipuri similare. Ne concentrăm asupra unui subset de CS cauzate de mutații în FGFR1, 2 și 3 (sindroame Apert, Crouzon, Pfeiffer și Muenke) pentru a cuantifica cu precizie spectrul fenotipic al acestor tulburări pe baza analizei morfometrice geometrice a coordonatelor reperului 3D colectate din reconstrucțiile CT ale craniul pacienților umani (N = 37), indivizi neafectați (N = 20) și modele de șoarece pentru CS (N = 96 mutanți 109 non-mutanți). Analizele noastre sugerează că există o corespondență între datele umane și cele ale șoarecilor și că în ambele organisme morfologiile craniene asociate cu CS sunt distribuite pe un continuum fenotipic care variază de la lipsa dismorfologiei la diferite grade de dismorfologie ușoară și severă. Persoanele cu sindrom Apert sunt cele mai grav afectate, în timp ce persoanele cu sindroame Crouzon, Pfeiffer și Muenke prezintă dismorfologii ușoare până la severe. De-a lungul acestui spectru fenotipic, grupuri de diagnostic destul de bine definite se suprapun datorită unor grade mari de variație în cadrul grupului, ceea ce sugerează că variația genetică și fenotipică comună stă la baza CS legată de FGFR.

Sprijinit parțial de NIH/NIDCR (R01 DE018500, 3R01 DE018500-02S1, R01 DE016886), CDC (5R01DD000350) și Beca Postdoctoral Beatriu de Pinós, AGAUR, Generalitat de Catalunya.

Reglarea proteinelor a ultrastructurii cristalografice a smalțului

Hazem Eimar 1 , Benedetto Marelli 1 , Showan Nazhat 1 , Samer Abinader 1 , Wala Amin 2 , Jesus Torres 3 , Rubens Albuquerque 1 , Faleh Tamimi 1

1 Facultatea de Stomatologie Universitatea McGill, Montreal, Quebec, Canada

2 Facultatea de Stomatologie, Universitatea Jordan, Amman, Iordania

3 Departamentul de Științe ale Sănătății III, Universidad Rey Juan Carlos, Alcorcon, Madrid, Spania

Smalțul este un material compozit care cuprinde o matrice anorganică compusă din cristale de hidroxiapatită carbonatată (HA) organizate ierarhic și o matrice organică compusă în principal din proteina amelogenină. Înțelegerea relației dintre componentele chimice ale smalțului dentar prezintă un interes deosebit pentru interpretarea variațiilor în dezvoltarea dintelui în rândul oamenilor. În consecință, acest studiu a fost conceput pentru a investiga modul în care variațiile proteinelor smalțului pot afecta ultrastructura acestuia. O sută de dinți sănătoși extrași au fost colectați de la pacienți adulți care frecventează Clinica Stomatologică McGill-Undergraduate. FTIR și XRD au fost utilizate pentru a evalua compoziția chimică a smalțului (conținutul de proteine ​​și gradul de carbonizare HA) și cristalografia (dimensiunea cristalului, parametrii rețelei: axa a și axa c). Datele obținute au fost analizate pentru corelare, iar semnificația statistică a fost stabilită la P < 0,05. Conținutul de proteine ​​din smalțul dinților și structura cristalografică au variat dramatic în cadrul populației studiate. Conținutul de proteine ​​​​smalțului a fost invers corelat cu dimensiunea cristalului său de HA (R = -0,352, B = -19,4). O analiză ulterioară a arătat că această corelație nu a fost pur liniară. În schimb, a urmat o curbă în care, la un conținut specific de proteine ​​de smalț, mostrele de smalț dentar au avut dimensiunea maximă a cristalului de HA. Cu toate acestea, sub sau peste acel conținut specific de proteine ​​din smalț, dinții au exprimat cristale mai mici de HA [(R = 0,32, B = 271,4) și respectiv (R = -0,36, B = -15,1). Mai mult, cantitatea de proteină din smalțul dinților a fost corelată pozitiv cu gradul de carbonizare al cristalelor de HA (R = 0,474, B = 0,410). Din studiul de față, concluzionăm că proteinele din smalțul dinților au prezentat un efect comportamental dublu asupra dimensiunii cristalelor de HA. Mai mult, gradul de carbonizare a HA a fost reglat și de proteinele smalțului.

Sprijinit parțial de Fondation de l'Ordre des dentistes du Québec (FODQ).

Citirea între rânduri: dezvoltarea spațiilor negative într-un model de șoarece cu sindrom Crouzon/Pfeiffer la naștere

Susan M. Motch 1 , Neus Martínez-Abadías 1 , Talia L. Pankratz 1 , Yingli Wang 2 , Kristina Aldridge 3 , Ethylin W. Jabs 2 , Thomas Neuberger 4 , Timothy M. Ryan 1,5 , Joan T. Richtsmeier 1

1 Departamentul de Antropologie, Universitatea de Stat din Pennsylvania, University Park, Pennsylvania

2 Departamentul de Genetică și Științe Genomice, Mt. Sinai School of Medicine, New York, New York

3 Departamentul de Patologie și Științe Anatomice, Universitatea din Missouri-Școala de Medicină, Columbia, Missouri

4 High Field RMN Facility, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania

5 Centrul pentru Imagistica Cantitativă, Universitatea de Stat din Pennsylvania, University Park, Pennsylvania

Sindromul Crouzon este asociat cu aproape 50 cunoscute FGFR2 mutații, dintre care una, cel FGFR2 Mutația C342Y este cauzatoare pentru sindroamele de craniosinostoză Crouzon și Pfeiffer. Persoanele cu sindroame Crouzon și Pfeiffer prezintă variații fenotipice marcate, dar de obicei prezintă închiderea prematură a suturii (suturi) craniene, malformații cranio-faciale suplimentare, precum și defecte care implică alte sisteme, inclusiv tulburări respiratorii și tulburări auditive. Am folosit imagini µCT și µMR ale colegilor nou-născuți ai Fgfr2c C342Y/+ model de șoarece pentru sindroamele Crouzon/Pfeiffer, pentru a investiga impactul global și regional al acestei mutații asupra craniului în curs de dezvoltare și a spațiilor negative ale capului la P0. Spațiile negative au fost definite ca spațiul umplut cu aer al nazofaringelui care se dezvoltă în scheletul facial intramembranos și structurile umplute cu lichid ale cohleei și canalelor vestibulare care se dezvoltă în scheletul otic, care este încă cartilaginos la naștere. Diferențele globale și regionale în morfologia craniului au fost observate folosind configurații de coordonate de reper 3D măsurate pe izosuprafețele µCT în Fgfr2c C342Y/+ șoareci (n = 28) în raport cu tovarășii nemutanți (n = 31). Rezultatele au evidențiat dismorfologia scheletului facial, a bazei craniene și a bolții craniene în Fgfr2c C342Y/+ soareci. Măsurarea volumetrică folosind imagini µMR a indicat o restricție a nazofaringelui Fgfr2c C342Y/+ șoareci (n = 8) în comparație cu colegii de așternut non-mutant (n = 11), dar nicio diferență în volumul canalului cohlear și semicircular. Lucrările viitoare urmăresc să determine dacă diferențele dintre efectul FGFR2 Mutația C342Y pe aceste spații negative se datorează efectelor diferențiale ale mutației asupra osului care formează endocondral și intramembranos.

Sprijinit parțial de NIH/NIDCR R01 DE018500 (JTR) 3R01 DE018500-02S1 (JTR și EWJ).

Masa osoasă redusă la șoarecii lipsiți de Barbati1 Gene în osteoblaste

Ippei Kanazawa 1 , Geetanjali Nayak 1 , Lucie Canaff 1 , Monzur Murshed 1 , Geoffrey N. Hendy 1

1 Departamentul de Medicină, Centrul de Sănătate al Universității McGill, Montreal, Quebec, Canada

Inactivarea homozigotă a neoplaziei endocrine multiple de tip 1 (Barbati1) gena care codifică menina la șoareci este letală embrionară, iar fetușii prezintă defecte clare în dezvoltarea craniană și facială. Am arătat anterior că menina are un rol important în osteoblastogeneză și diferențierea osteoblastelor prin studii in vitro. Pentru a înțelege în continuare rolul fiziologic al meninei în dezvoltarea osoasă in vivo, generăm modele de șoarece în care expresia Barbati1 gena este alterată numai la osteoblaste. Șoareci lipsesc Barbati1 exonii 3–8 la osteoblastele conduse de Osteocalcin-Cre (Șoarecii Men1 KO) nu au prezentat diferențe în rata de creștere în comparație cu tovarășii de tip sălbatic (WT). La șoarecii femele de 9 luni, micro-CT a arătat că volumul osului trabecular și grosimea osului cortical au fost reduse semnificativ la șoarecii Men1 KO. Analiza histomorfometrică a arătat că volumul osos/volumul total, numărul de osteoblaste și osteoclaste, precum și rata de apunere minerală au fost toate semnificativ reduse la șoarecii Men1 KO. La șoareci care supraexprimă menina umană în osteoblaste dintr-un ADNc de menină umană condus de un Col1a1 promotor (șoarecii Men1 TG), la vârsta de 6 luni, șoarecii Men1 TG nu au fost diferiți de tovarășii WT în rata de creștere și densitatea minerală osoasă prin DXA. Luate împreună, epuizarea meninei în osteoblast duce la scăderea numărului de osteoblaste și osteoclaste, precum și la afectarea remodelării osoase, ducând la o reducere a osului trabecular și cortical, în timp ce supraexprimarea nu are niciun efect cel puțin la șoarecii mai tineri. Prin urmare, menținerea expresiei și funcției meninei în os este importantă pentru a evita scăderea masei osoase.

Sprijinit parțial de granturi de la Institutul Canadien de Cercetare în Sănătate (CIHR).

Replicarea genelor candidate GWAS în patru populații independente confirmă rolul variantelor comune și identifică variante rare în PAX7 și VAX1 Contribuția la etiologia CL(P) non-sindromică

A. Butali 1 , S. Suzuki 1,2 , M.A. Mansilla 1 , A.L. Petrin 1 , E. Leslie , J. L'Heureux 1 , M.E. Cooper 4 , N. Natsume 2 , T.H. Beaty 3 , M.L. Marazita 4, J.C. Murray 1

1 Departamentul de Pediatrie, Universitatea din Iowa, Iowa City, Iowa

2 Școala de Stomatologie, Universitatea Aichi-Gakuin, Japonia

3 Universitatea Johns Hopkins, Școala de Sănătate Publică, Baltimore, Maryland

4 Centrul de Genetică Cranio-facială și Dentară, Departamentul de Biologie Orală, Școala de Medicină Dentară, Universitatea din Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania

GWAS de CL(P) a identificat mai multe asociații genetice semnificative și aproape semnificative pentru CL(P) non-sindromic [Beaty et al., 2010]. Pentru a reproduce două dintre semnalele GWAS aproape semnificative, studiul de față a investigat rolul ambelor variante comune și rare în PAX7 și VAX1 genele. Secvențierea directă în și în jurul acestuia PAX7 și VAX1 gene la indivizi de ascendență europeană și asiatică a fost făcută. Genotiparea TaqMan a fost efectuată pentru SNP-uri în VAX1 și PAX7 și Testul de dezechilibru de transmisie (TDT) a fost efectuat pentru a investiga asocierea bazată pe familie în fiecare populație. Nouăsprezece variante au fost găsite în PAX7. Unsprezece variante neraportate au fost găsite în VAX1. Analiza TDT a arătat asocieri puternice cu markerii în VAX1 (rs7078160, P = 2.7E-06 și rs475202, P = 0,0002) într-o triade caz-părinte combinate mongol și japoneză CL (P). O analiză ulterioară a efectelor părintelui de origine a arătat o transmitere semnificativă de la mamă la copil (P = 6.7E-05, SAU = 2.02) și transmiterea paternă la copil (P = 0,009, SAU = 1,62) pentru VAX1 marker rs7078160 în mongolă și japoneză combinată CL(P). Bărbații CL(P) au fost cei mai responsabili pentru efectele parentale în populațiile combinate japoneze și mongole (rs7078160, P = 1,5E-05, SAU = 2,95 pentru transmiterea maternă și P = 0,05, SAU = 1,65 pentru transmiterea paternă). Markerul trinucleotidic rs6659735 în PAX7 a fost asociat semnificativ cu toate grupurile de despicături din Iowan combinate [P = 0,007 în toate crăpăturile și P = 0,01 în CL(P)]. Studiul nostru a replicat descoperirile GWAS anterioare pentru markeri în VAX1 în trei populații independente asiatice și au identificat variante rare în PAX7 care pot contribui la etiologia CL(P). Elucidarea rolului acestor variante rare merită investigații suplimentare.

Sprijinit de NIH DE-08559, DE016148, KAKENHI, Grant-in-Aid for Young Scientist (B) Nr. 20791560 (Aichi-Gakuin), U01 DE-20057 și U01-DE-018993.

Beaty TH, Murray JC, Marazita ML, Munger RG, Ruczinski I, Hetmanski JB, Liang KY, Wu T, Murray T, Fallin MD, Redett RA, Raymond G, Schwender H, Jin SC, Cooper ME, Dunnwald M, Mansilla MA , Leslie E, Bullard S, Lidral AC, Moreno LM, Menezes R, Vieira AR, Petrin A, Wilcox AJ, Lie RT, Jabs EW, Wu-Chou YH, Chen PK, Wang H, Ye X, Huang S, Yeow V , Chong SS, Jee SH, Shi B, Christensen K, Melbye M, Doheny KF, Pugh EW, Ling H, Castilla EE, Czeizel AE, Ma L, Field LL, Brody L, Pangilinan F, Mills JL, Molloy AM, Kirke PN, Scott JM, Arcos-Burgos M, Scott AF. 2010. Un studiu de asociere la nivel de genom al buzei despicate cu și fără palatul despicat identifică variante de risc în apropierea MAFB și ABCA4 Nat Genet 42:525–529.


Fernando Bolio ’22

De când eram mică, am fost întotdeauna îndrăgostită de știință și am încercat să înțeleg cum funcționează corpul, o celulă la un moment dat. Corpurile noastre sunt compuse din atât de multe sisteme și interacțiuni complexe încât ar fi nevoie de secole sau milenii de cercetări și experimente pentru a înțelege fiecare fațetă a noastră. Personal, am fost întotdeauna interesat să examinez minutul, concentrându-mă pe modul în care comportamentul uman poate fi afectat prin mici modificări ale expresiei proteinelor sau moleculei și cât de răspândită poate fi această mică schimbare. Intrând în Pomona, știam că mă voi specializa fie în biologie moleculară, fie în neuroștiință. Neputând să mă dublez, am vorbit cu profesori de la ambele departamente care m-au ghidat în alegerea biologiei moleculare ca specializare, cu accent pe neuroștiință. Această cale mi-a permis să aleg ce este mai bun din ambele lumi, permițându-mi să mă concentrez pe sistemele minuscule care stau la baza creierului, oferind în același timp o bază academică solidă pentru a intra în școala absolventă și a explora după dorința inimii mele. Cred că fiecare boală mintală are o bază în comportamentul biologic și, cu cunoștințele și instrumentele oferite de specialitatea de biologie moleculară, sper să contribuim la înțelegerea noastră a mecanismelor de acțiune ale creierului.

Îmi place modul în care această specializare oferă o cale solidă pentru a învăța despre biologia moleculară în zona pe care o alegeți. Odată ce ați trecut cursurile introductive, câmpul se deschide și veți vedea posibilități și oportunități nemărginite pe care să le explorați. Indiferent de concentrarea dvs., există o varietate de cursuri și opțiuni care vă vor satisface curiozitatea. De asemenea, apreciez extrem de relațiile pe care le-am stabilit cu profesorii departamentului. Sunt incredibil de susținători și le place să aibă conversații cu studenții, chiar dacă nu este vorba despre cursurile sau cercetările lor. Cele mai bune momente pe care le-am avut cu profesorii mei sunt acelea în care ne-am așezat la prânz sau în timpul orelor de birou și am vorbit despre cum mergeau lucrurile în viața noastră, fără să se concentreze pe ceva legat de academic.

Intrând în Pomona, am fost extrem de interesat să lucrez într-un laborator care face cercetări, deoarece nu am avut niciodată ocazia până acum. Din fericire, am găsit un post în laboratorul profesorului Lenny Seligman în al doilea semestru al primului meu an pe care l-am continuat toată vara într-un SURP. Proiectul a implicat crearea unui sistem nou de proiectare a endonucleazelor de origine pentru a tăia secvențele de ADN alese de noi, permițându-ne să țintăm genele într-un mod similar cu CRISPR. Pentru a realiza acest lucru, am modificat un sistem stabilit cunoscut sub numele de PACE pentru a funcționa cu I-CREI, o endonuclează de origine, pentru a-i permite să treacă prin câteva sute de runde de evoluție. Crearea acestui sistem ar fi de neprețuit în viitorul editării genelor, deoarece ar putea oferi o alternativă la CRISPR și ar putea ajuta la furnizarea de soluții la boli genetice, cum ar fi anemia secerată. Această cercetare a fost extrem de fascinantă de învățat și de dezvoltat, iar prin timpul petrecut în laborator, am câștigat tehnici valoroase și experiență pentru a depana și a găsi soluții la problemele din laborator.

Sper să mă întorc într-o zi la Pomona ca profesor și să-i ghidez pe viitorii studenți pe drumul lor. Vreau să las un impact pozitiv asupra vieții studenților și să ofer același sprijin, generozitate și bunătate pe care mi le-au oferit profesorii mei.


  • Secţia de Biologie a Dezvoltării
    Michael W. Krause, Ph.D.
  • Secţia Mecanisme Genetice
    Kiyoshi Mizuuchi, Ph.D., Investigator distins al NIH
  • Secția Genetică Moleculară
    Martin Gellert, Ph.D., Investigator distins al NIH
  • Secția Virologie Moleculară
    Robert Craigie, Ph.D.
  • Sectia de Chimie Fizica
    Gary Felsenfeld, Ph.D., NIH Distinguished Investigator
  • Secția Stabilitate Proteină și Control al Calității
    Yihong Ye, Ph.D.
  • Secţia Biochimie Structurală
    Frederick Dyda, Ph.D.
  • Secția Biologie structurală a proteinelor membranare
    Susan K. Buchanan, Ph.D.
  • Secțiunea Biologia Structurală a ARN-urilor necodante și a ribonucleoproteinelor
    Jinwei Zhang, Ph.D., Stadtman Tenure-Track Investigator
  • Secțiunea Mecanism de reparare, replicare și recombinare ADN
    Wei Yang, Ph.D., Investigator distins al NIH

Secţia de Biologie a Dezvoltării

Secțiunea de biologie a dezvoltării investighează reglarea transcripțională a determinării destinului celular în timpul dezvoltării metazoarelor. Folosind C. elegans sistem, exploatăm abordări genetice înainte și inversă pentru a identifica și caracteriza funcția factorului de transcripție necesară pentru dezvoltarea adecvată a unor tipuri de celule specifice, la rezoluția unei singure celule. Din punct de vedere istoric, interesul nostru a fost în primul rând îndreptat spre înțelegerea specificației și diferențierii celulelor musculare ca model pentru dezvoltarea atât embrionară, cât și postembrionară. Scopul nostru este de a descrie pe deplin cascada transcripțională care orchestrează formarea acestui țesut de la imediat după fertilizare, pe tot parcursul embriogenezei și până la vârsta adultă.

Secţia Mecanisme Genetice

Secțiunea de Mecanisme Genetice investighează mecanica proceselor celulare care influențează structura genomică și moștenirea materialului genomic. Studiem mecanismele reacțiilor care influențează stabilitatea organizării liniare a genomului, precum și dinamica tridimensională implicată în moștenirea cromozomilor bacterieni.

Secția Genetică Moleculară

Secțiunea de Genetică Moleculară studiază rearanjarea imunoglobulinei și a genelor receptorilor celulelor T (cunoscută ca recombinare V(D)J). Acest proces este esențial pentru dezvoltarea celulelor limfoide și este unic în împărtășirea unor proprietăți cu recombinare specifică locului și cu repararea daunelor radiațiilor la ADN. Scopul nostru este să înțelegem în detaliu recombinarea V(D)J și să aplicăm aceste cunoștințe sistemului imunitar. Cercetările noastre au arătat că recombinarea începe cu rupturi ale ADN-ului specifice locului, care pot fi făcute de proteinele RAG1 și RAG2 izolate și că un ac de păr ADN este produs pe o parte a fiecărei pauze. Această reacție împărtășește multe proprietăți cu elementele genetice mobile (transpozoni) și suntem interesați de rolul potențial al transpoziției în determinarea translocațiilor cromozomiale ale tipurilor întâlnite în leucemii și limfoame. Cercetătorii din această secțiune investighează, de asemenea, activitatea separată a ubiquitin-ligazei a RAG1 și modificarea sa covalentă prin auto-ubiquitilare.

Secția Virologie Moleculară

Secțiunea de Virologie Moleculară se concentrează pe aspectele mecaniciste ale integrării ADN retroviral. După intrarea în celula gazdă, se realizează o copie ADN a genomului viral prin transcriere inversă. Integrarea acestui ADN viral într-un cromozom al celulei gazdă este o etapă esențială în ciclul de replicare retroviral. Jucătorul cheie în procesul de integrare a ADN-ului retroviral este proteina integrază codificată viral. Integraza procesează capetele ADN-ului viral și inserează covalent aceste capete procesate în ADN-ul gazdă. Studiem mecanismul molecular al acestor reacții folosind tehnici biochimice, biofizice și structurale. Cercetătorii din această secțiune colaborează îndeaproape cu colegii NIDDK care folosesc cristalografia cu raze X și RMN. Lucrarea noastră investighează, de asemenea, proteinele celulare care joacă roluri accesorii importante în procesul de integrare. De interes deosebit este mecanismul care previne integraza folosind ADN-ul viral ca țintă pentru integrare. O astfel de autointegrare ar duce la distrugerea ADN-ului viral. Am identificat o proteină celulară, pe care am numit-o factor de barieră la autointegrare (BAF), care împiedică integrarea ADN-ului viral în sine. Studiile noastre sugerează că compactarea ADN-ului viral de către BAF îl face inaccesibil ca țintă pentru integrare.

Sectia de Chimie Fizica

Secția de chimie fizică studiază structura și funcția mai multor tipuri de proteine. Proiecte specifice investighează relația dintre structura cromatinei și expresia genelor la eucariote. Cercetătorii se concentrează pe mecanismele epigenetice și pe structura atât a nucleozomilor individuali (subunitățile fundamentale ale cromatinei), cât și a fibrei polinucleozomului pliat. Investigații recente privind rolul variantelor de histonă în reglarea structurii cromatinei și a expresiei genelor sugerează că particulele instabile de miez nucleozom (NCP) joacă un rol în a face promotorii activi mai accesibili pentru legarea de către factorii de reglementare. Alte lucrări examinează organizarea cromatinei pe rază lungă și granițele dintre domeniile reglementate independent, care joacă un rol în reglarea expresiei genelor. Ne-am concentrat pe proprietățile elementelor izolatoare care ajută la stabilirea unor astfel de limite. Cercetarea noastră a identificat proteinele care se leagă de situsurile izolatoare, precum și co-factorii pe care acele proteine ​​îi recrutează, iar rezultatele sugerează cum apare activitatea de blocare a intensificatorului sau de barieră. Lucrarea prezentă examinează aceste mecanisme în detaliu și include analiza biochimică și funcțională a complexelor. Alte studii examinează efectele decăderii proteinelor asupra structurii cromatinei locale și pe distanță lungă și asupra modelelor de modificare a histonelor. În special, studiem interacțiunile pe distanță lungă în nucleul celulelor beta pancreatice umane și între gena insulinei și alte gene care pot fi co-reglate. Aceasta face parte dintr-un efort mai amplu de a studia structura cromatinei a locusului insulinei și relația acesteia cu expresia și secreția genei insulinei.

Secția Stabilitate Proteină și Control al Calității

Secțiunea pentru stabilitatea proteinelor și controlul calității (1) efectuează cercetări folosind reconstituirea in vitro și teste pe bază de celule pentru a elucida mecanismele celulare care stau la baza controlului calității proteinelor la reticulul endoplasmatic (ER) (2) dezvoltă reactivi și instrumente pentru a perturba homeostazia proteinei ER și evaluează activitățile lor în terapia anticancer (3) studiază mecanismele de cataliză pentru diferite enzime din sistemul proteazomului ubiquitin (4) extinde studiile noastre pentru a aborda întrebări fundamentale în alte sisteme de control al calității proteinelor și (5) sprijină dezvoltarea carierei stagiarilor de cercetare în activități științifice sau biomedicale.

Secţia Biochimie Structurală

Secțiunea de Biochimie Structurală studiază mecanismele moleculare care stau la baza modulării activității proteinelor. Pentru a funcționa corect, celulele trebuie să coordoneze și să coregrafieze un număr mare de evenimente și procese simultane. Proteinele realizează aceste procese esențiale. Folosim în primul rând cristalografia cu raze X pentru a studia modul în care celulele reglează activitatea și funcția complexelor proteină-proteină și proteină-ADN. Cristalografia cu raze X produce „instantanee” de înaltă rezoluție pentru a vizualiza modificări subtile în structura proteinelor care însoțesc adesea reglarea funcțională. Cu aceste instantanee în mână, folosim o varietate de abordări biochimice, biofizice și de simulare pentru a le raporta structurile și funcțiile biologice. Proiecte specifice investighează modul în care proteinele controlează mișcarea elementelor genetice mobile, cum ar fi transpozonii sau virusurile. Una dintre zonele noastre actuale de accent este proteina Rep a virusului adeno-asociat (AAV). Această proteină catalizează integrarea genomului AAV într-un locus specific din cromozomul uman 19, făcându-l un instrument extrem de util pentru studiile de terapie genetică. În plus, studiem modul în care un grup omniprezent de proteine ​​însoțitoare, cunoscut sub numele de 14-3-3, este capabil să direcționeze când și unde într-o celulă pentru a furniza proteine ​​care reglează expresia genelor.

Secția Biologie structurală a proteinelor membranare

Secțiunea de biologie structurală a biologiei membranei se concentrează pe determinarea structurii proteinelor membranare integrale prin cristalografie cu raze X și analiza funcțională a acestor proteine ​​folosind tehnici biofizice, biochimice și biologice celulare. Studiem transportoarele încorporate în membranele exterioare ale bacteriilor Gram-negative, care sunt accesibile la suprafață și, prin urmare, au potențialul de a fi ținte bune de vaccin și/sau medicamente împotriva bolilor infecțioase. De asemenea, studiem partenerii asociați cu membrană sau proteinele solubile care interacționează cu transportorii membranei exterioare pentru a înțelege mai bine cum funcționează aceste sisteme in vivo. Subiectele curente din laborator includ (1) importul de molecule mici și proteine ​​în membrana exterioară bacteriană, (2) secreția de proteine ​​de către bacteriile patogene și (3) importul de proteine ​​în membranele exterioare mitocondriale. Laboratorul nostru studiază în prezent câteva proteine ​​distincte. Unele sunt comune pentru multe tipuri diferite de bacterii și sunt necesare pentru supraviețuirea lor, în timp ce altele sunt implicate în mod unic în dezvoltarea E coli sau Yersinia pestis (bacteriile care cauzează ciuma) infecții. Recent, am început să studiem și proteinele de la mamifere, care pot juca un rol în progresia stărilor neurodegenerative precum Alzheimer și bolile Parkinson.

Secțiunea Biologia Structurală a ARN-urilor necodante și a ribonucleoproteinelor

Secțiunea Biochimia structurală a ARN-urilor necodante și a ribonucleoproteinelor efectuează cercetări pentru a obține o înțelegere structurală și mecanică detaliată a ARN-urilor necodificatoare celulare și virale și a complexelor ribonucleoproteice asociate acestora implicate în reglarea genelor și a bolilor umane. Lucrăm pentru a descoperi motivele și principiile generale care guvernează formarea structurii terțiare a ARN, recunoașterea ARN de către un alt ARN sau proteină și modul în care structurile dinamice ale ARN contribuie la reglarea expresiei genelor și a fiziopatologiei umane. Subiectele curente de cercetare includ: [1] Structura, mecanismul, țintirea și ingineria riboswitchurilor de reglare a genelor. [2] Căile de detectare și răspuns la stres mediate de tARN la eucariote. [3] HIV și alte structuri de ARN viral și complexele lor proteice.

Secțiunea Mecanism de reparare, replicare și recombinare ADN

Secțiunea Mecanism de reparare, replicare și recombinare ADN este interesată de studierea recombinării, reparării și replicării ADN-ului. În special, suntem interesați de recombinarea V(D)J, repararea nepotrivirii, repararea exciziei nucleotidelor și sinteza ADN-ului translesion. Folosim cristalografia cu raze X, biologia moleculară și diverse abordări biochimice și biofizice pentru a afla mecanismele moleculare din aceste procese biologice.


Priveste filmarea: Seeing the chemistry in biology using neutron crystallography (Iunie 2022).


Comentarii:

  1. Parker

    Aceasta este fericirea!

  2. Farris

    Desigur că nu.

  3. Arashinris

    gândul simpatic

  4. Mezigor

    A venit întâmplător pe un forum și a văzut această temă. Vă pot ajuta consiliul.

  5. Moshicage

    Îmi pare rău că pentru a interveni, el ar dori să propună o altă soluție.

  6. Quinton

    Această opinie foarte valoroasă

  7. Clevon

    Kapets!

  8. Shasida

    În opinia mea, greșești. Mă ofer să discut despre asta. Scrie -mi în pm, ne vom descurca.

  9. Shaktilkree

    Lasă-l pe scrib să meargă la cartea de recorduri



Scrie un mesaj