Cercetătorii dezvoltă un nou instrument genetic pentru analiza interacțiunilor celulare
Corpul nostru este format din numeroase tipuri de celule care colaborează pentru a construi și menține funcțiile fiziologice normale.
În sistemul nervos central, de exemplu, neuronii transmit informații, iar celulele gliale, cum ar fi astrocitele, reglează mediul înconjurător neuronilor și susțin funcția acestora. Înțelegerea modului în care aceste tipuri de celule se influențează reciproc este esențială pentru a descoperi cum se dezvoltă și funcționează organismul nostru.
Studiul funcției fiecărui tip de celulă necesită instrumente care pot manipula specific expresia genelor în celula de interes. Cercetătorii folosesc adesea sisteme de expresie genică binară, cum ar fi sistemul Gal4/UAS, care utilizează factorul de transcripție Gal4 și secvența sa de legare UAS. Totuși, un singur sistem de expresie genică binară nu poate controla independent două tipuri distincte de celule, ceea ce îngreunează studiul interacțiunilor dintre diferite tipuri de celule. Pentru a depăși această limitare, este necesar un sistem de expresie genică suplimentar care să funcționeze independent de sistemele convenționale.
O echipă de cercetători de la Institutul Național de Genetică (NIG) din Japonia a dezvoltat un nou sistem de expresie genică binară bazat pe proteina de legare a ADN-ului derivată din bacteriofag Cro și secvența sa țintă de ADN, OR3. Studiul, condus de Kazuhide Asakawa și colegii săi de la NIG, este raportat în articolul „Un sistem Cro/OR3 ortogonal dezvăluie influența astrocitelor asupra poziționării neuronilor motori.” Studiul a fost publicat în jurnalul iScience pe 20 octombrie 2026.
În noul sistem, denumit Cro/OR3, cercetătorii au folosit Cro fuzionat cu domeniul de activare transcripțională F2 (CroF2). CroF2 a indus expresia unei gene țintă plasate în aval de secvența OR3 atât în peștii zebra, cât și în celulele umane cultivate. Acest lucru sugerează că sistemul are potențialul de a fi utilizat în diferite specii.
Cercetătorii au combinat apoi sistemul Cro/OR3 cu sistemul Gal4/UAS convențional în sistemul nervos al peștelui zebra. Prin combinarea celor două sisteme în același pește zebra, aceștia au reușit să controleze cu succes expresia genelor independent în două tipuri distincte de celule: neuroni și astrocite. Astrocitele reglează, în mod normal, nivelurile de glutamat extracelular, un neurotransmițător important, prin funcția transporterului de glutamat Slc1a3b. Folosind sistemul Cro/OR3, cercetătorii au exprimat în astrocite o formă mutantă a Slc1a3b asociată cu ataxia episodică de tip 6. Manipularea a alterat poziționarea neuronilor motori marcați de sistemul Gal4/UAS în măduva spinării. Descoperirile sugerează că funcția adecvată a astrocitelor este importantă pentru poziționarea normală a neuronilor motori.
Controlul independent al celor două tipuri de celule este deosebit de util pentru a studia interacțiunile dintre diferitele tipuri de celule, de exemplu, între neuroni și celulele gliale. Sistemul Cro/OR3 ar putea servi ca un nou instrument genetic pentru a investiga rolurile specifice ale tipurilor celulare și modul în care diferitele tipuri de celule se influențează reciproc, având potențial de aplicare largă în diverse specii. Această abordare ar putea fi, de asemenea, utilă pentru modelarea bolilor, permițând cercetătorilor să exprime o proteină asociată cu o boală într-un tip celular și să examineze nu doar efectele acesteia asupra acelor celule, ci și modul în care celulele afectate influențează alte tipuri de celule care nu exprimă, ele însele, proteina asociată cu boala.
De asemenea, echipa a generat linii de pești zebra cu trapuri de amplificare care exprimă CroF2 în populații celulare specifice, folosind secvențe de ADN particulare, numite „amplificatoare”, care conduc expresia genică în celule specifice. Au fost stabilite și puse la dispoziție peste 150 de linii Cro printr-o resursă online, oferind o colecție în creștere de instrumente pentru manipularea specifică a tipurilor celulare în peștii zebra.
„Kitul de instrumente pe care l-am dezvoltat ar putea ajuta la lărgirea domeniului de cercetare. A avea multiple sisteme independente de expresie genică ne oferă o modalitate de a observa o populație celulară în timp ce manipulăm alta, permițându-ne să examinăm aceste interacțiuni direct în animale vii.”
