डीएनए क्रॉसओवर ड्राइव कर सकते हैं स्वस्थ, असामान्य शुक्राणु, अंडे कोशिका विभाजन — ScienceDaily


में प्रसिद्ध शब्दों के फिल्म के चरित्र फॉरेस्ट गंप, “जीवन चॉकलेट के डिब्बे की तरह है; तुम कभी पता नहीं तुम क्या करने वाले हो रहे हैं.”

एक ही सिद्धांत लागू होता है करने के लिए मानव आनुवंशिकी. जब शरीर रूपों शुक्राणु या अंडे की कोशिकाओं में एक विशेष प्रकार की कोशिका विभाजन कहा जाता है अर्धसूत्रीविभाजन, हमारे डीएनए घोला जा सकता है और मैचों में प्रतीत होता है अनंत और अप्रत्याशित संयोजन है ।

बाद में, जब सिर्फ दो महान विविधता के शुक्राणु और अंडे की कोशिकाओं को पूरा, वे उत्पादन, जो बच्चों से अलग कर रहे हैं, उनके माता-पिता.

अर्धसूत्रीविभाजन जाना होगा बहुत गलत के बिना क्रॉसओवर: गमागमन के डीएनए खंडों के बीच बारीकी से गठबंधन गुणसूत्रों की जोड़ी, एक प्रत्येक माता पिता से विरासत में मिला.

दोषपूर्ण विदेशी गठन छोड़ सकते हैं के साथ कोशिकाओं को भी कई या बहुत कुछ गुणसूत्रों जाना जाता है, के रूप में aneuploidy. के बाद से aneuploidy में बारी कर सकते हैं नेतृत्व करने के लिए बांझपन, गर्भपात और स्थिति के रूप में इस तरह के डाउन सिंड्रोम, सीखने कैसे क्रॉसओवर विनियमित रहे हैं के लिए महत्वपूर्ण है समझ में मानव प्रजनन और प्रजनन स्वास्थ्य में सुधार.

दो अध्ययनों से आनुवांशिकी में Blavatnik संस्थान, हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में प्रदान करते हैं में नए अंतर्दृष्टि के इस मौलिक प्रक्रिया है ।

पहला अध्ययन, प्रकाशित ऑनलाइन जुलाई 3 में प्रकृति, एक साथ विश्लेषण crossovers और aneuploidy पर सभी गुणसूत्रों में 30,000 से अधिक मानव शुक्राणु कोशिकाओं का उपयोग कर एक नया जीनोम चौड़ा अनुक्रमण उपकरण है ।

शोधकर्ताओं मापा एक पांच गुना की रेंज aneuploidy दरों व्यक्ति से दूसरे व्यक्ति में सबसे व्यापक अनुमान तिथि करने के लिए और प्रस्ताव है कि एक एकल जैविक प्रक्रिया को विनियमित मदद करता है की संख्या, स्थान और रिक्ति के crossovers. निष्कर्षों के जवाब में मदद मिलेगी एक लम्बे समय के बारे में सवाल क्यों और कैसे अंतरराष्ट्रीय दरों में अलग अलग शुक्राणु कोशिकाओं और लोगों को भर में.

काम में आयोजित किया गया था प्रयोगशाला के स्टीवन McCarroll, डोरोथी और मिल्टन उड़ाका के प्रोफेसर, बायोमेडिकल विज्ञान और आनुवंशिकी पर एचएमएस के निदेशक और जीनोमिक तंत्रिका जीव विज्ञान में स्टेनली के लिए केंद्र के मनोरोग अनुसंधान में व्यापक संस्थान एमआईटी और हार्वर्ड.

“जीनोम के प्रत्येक व्यक्ति के शुक्राणु बताता है के बारे में एक विस्तृत कहानी मानव विरासत-क्या अच्छी तरह से चला गया, क्या गलत हो गया था चला गया है क्या, अलग ढंग से अन्य की तुलना में शुक्राणु ने कहा,” McCarroll. “सामूहिक रूप से, दसियों के हजारों की इस तरह की कहानियों में हमें सिखाने के बारे में बहुत कुछ अर्धसूत्रीविभाजनिक प्रक्रियाओं और उनकी कमजोरियों.”

दूसरा, जो अध्ययन में देखा अर्धसूत्रीविभाजन के विकास में कीड़ा अंडे की कोशिकाओं में मदद करता है समझाने के लिए क्यों क्रॉसओवर में अधिक अक्सर होते हैं कुछ स्थानों के साथ गुणसूत्रों की तुलना में अन्य. टीम ने पाया कि क्रॉसओवर likelier हैं गलत जाने के लिए केन्द्रों पर या चरम समाप्त होता है गुणसूत्रों की, सुझाव है कि अंडे की कोशिकाओं को कम से कम क्रॉसओवर उन क्षेत्रों में अनुमति है, जबकि उन्हें और अधिक विश्वसनीय स्थानों.

निष्कर्षों से लैब की मोनिका Colaiácovo, आनुवंशिकी के प्रोफेसर पर एचएमएस में माहिर हैं, जो अर्धसूत्रीविभाजन, में प्रकाशित किए गए थे वर्तमान जीव विज्ञान अप्रैल में एक टिप्पणी के साथ साथ.

“यह भयानक है देखने के लिए कैसे निष्कर्षों में पुरुष और महिला अर्धसूत्रीविभाजन और विभिन्न प्रजातियों में पूरक कर सकते हैं और एक दूसरे को सूचित,” कहा Colaiácovo.

शुक्राणु कारक

हालांकि बांझपन से परिणाम कर सकते हैं या तो साथी, उपचार के लिए खड़ा है पर ध्यान केंद्रित के अंडे के पक्ष में है । इस हिस्से में है, क्योंकि अंडे के लिए जाना जाता है बहुत अधिक की दरों में aneuploidy की तुलना में और क्योंकि छोटे से मापा जा सकता है के बारे में शुक्राणु से परे मायने रखता है और गतिशीलता.

फिर भी, योगदान के आनुवंशिकी के लिए बांझपन और गर्भपात किया गया है अपेक्षाकृत understudied ने कहा, एवरी डेविस घंटी, एक पूर्व पीएचडी के छात्र में जैविक और जैव चिकित्सा विज्ञान में McCarroll प्रयोगशाला है.

“हम प्राप्त करना चाहता था के लिए एक आधार रेखा ‘पुरुष कारक में’ मानव बांझपन और प्रजनन स्वास्थ्य, अर्थात्, कैसे अक्सर aneuploidy में होता है शुक्राणु,” बेल ने कहा, पहली बार लेखक के प्रकृति अध्ययन और अब एक postdoctoral साथी पर जॉर्जिया प्रौद्योगिकी संस्थान है.

बेल और सहयोगियों की जरूरत का अध्ययन करने के लिए हजारों की दसियों के जीनोम चौड़ा उत्पन्न करने के लिए मजबूत आंकड़े, लेकिन कोई तकनीक अस्तित्व में है कि आसानी से ऐसा करते हैं. तो एचएमएस, वह ले लिया है कि एक प्रौद्योगिकी विश्लेषण से डीएनए की बड़ी संख्या व्यक्ति की कोशिकाओं का उपयोग कर छोटे बूंदों और आगे विकसित करने के लिए यह अध्ययन शुक्राणु कोशिकाओं. टीम करार दिया नया दृष्टिकोण सह-seq.

शोधकर्ताओं ने प्राप्त नमूने से 20 दाताओं का विश्लेषण, के एक कुल 31,228 शुक्राणु कोशिकाओं. शुक्राणु-seq स्वीकार्य टीम का पता लगाने के लिए हर क्रॉसओवर में हर शुक्राणु कोशिका की तुलना में अधिक 813,000 में सभी.

उन्होंने पाया कि संख्या के aneuploid शुक्राणु से लेकर 1 प्रतिशत से 5 प्रतिशत करने के लिए व्यक्ति से व्यक्ति के साथ, के एक औसत 2.5 प्रतिशत की वृद्धि हुई । इस अनुमान के साथ संरेखित करता है पिछले अध्ययनों में इस्तेमाल किया है कि माइक्रोस्कोपी के लिए नेत्रहीन जांच कैंपेन्स के गुणसूत्रों.

ज्ञान का विस्तार कैसे करें के बारे में लोगों की अलग-अलग शुक्राणु aneuploidy दरों में कर सकता है और आगे की सहायता शुक्राणु बैंकों और प्रजनन क्लीनिक के रूप में वे प्रयास को अधिकतम करने के लिए शुक्राणु की व्यवहार्यता में सुधार और भावी माता-पिता की उर्वरता, कहा घंटी है ।

विश्लेषण से पता चला व्यक्ति के शुक्राणु के साथ कई अन्य प्रकार के आनुवंशिक विसंगतियों से परे सरल aneuploidies.

शोधकर्ताओं आगे की खोज की है कि संख्या, स्थान और रिक्ति की क्रॉसओवर भिन्न है, एक साथ भर में शुक्राणु कोशिकाओं और लोगों को भर में. कोशिकाओं में एक बहुत कुछ के साथ क्रॉसओवर की, टीम, पाया crossovers करने के लिए करते हैं हो सकता है एक साथ करीब स्थित है और आनुपातिक रूप से अधिक मध्य क्षेत्रों में गुणसूत्रों की तुलना में समाप्त होता है ।

“देखने के एक ही पैटर्न में लोगों को और कोशिकाओं में वास्तव में दिलचस्प है क्योंकि यह पता चलता है एक अंतर्निहित विनियमन ने कहा,” घंटी ।

टीम को शक है कि इन बदलावों द्वारा संचालित कर रहे हैं जो करने के लिए डिग्री क्रोमोसोम प्राप्त जमा अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान. पिछले अनुसंधान के क्षेत्र में पता चला है कि संघनन के साथ जुड़ा हुआ है विदेशी दरों.

शुक्राणु-seq यह भी पता चला है कि aneuploidy होता है पर अलग अलग आवृत्तियों के विभिन्न चरणों में अर्धसूत्रीविभाजन से के गुणसूत्र गुणसूत्र और व्यक्ति से दूसरे व्यक्ति में.

के McCarroll प्रयोगशाला बना दिया शुक्राणु-seq प्रोटोकॉल स्वतंत्र रूप से उपलब्ध करने के लिए अग्रिम आनुवंशिकी अनुसंधान.

स्थान, स्थान, स्थान

अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान, प्रोटीन जानबूझ तस्वीर की डबल किस्में डीएनए पर कई साइटों के साथ गुणसूत्रों. इन टूट लात-मरम्मत शुरू. शोधकर्ताओं ने लंबे समय से सोचा है क्यों, जीवों में खमीर से, मनुष्य के लिए टूट जाता है की बाहों पर गुणसूत्रों में अक्सर बारी क्रॉसओवर की मरम्मत साइटों जबकि उन पर गुणसूत्र केन्द्रों और समाप्त होता है ज्यादातर नहीं.

पता लगाने के लिए, Colaiácovo की टीम तोड़ दिया डीएनए पर अलग अलग पदों के साथ गुणसूत्रों के विकास में Caenorhabditis एलिगेंस कीड़ा अंडे की कोशिकाओं और जांच की कि क्या क्रॉसओवर उन साइटों पर दीं सामान्य रूप से या नहीं.

के नेतृत्व में एलिसाबेथ Altendorfer, एक पीएचडी के छात्र प्रयोगशाला में, शोधकर्ताओं ने पाया है कि निर्धारित स्थान पर अंतरराष्ट्रीय सफलता है. क्रॉसओवर गुणसूत्र पर हाथ अच्छी तरह से चला गया है, जबकि उन केन्द्रों पर समाप्त होता है और निष्कर्ष निकाला बुरी तरह से.

“के ‘गोंद’ रहता है कि गुणसूत्रों के बाद से जुड़े विदेशी गठन से निकाल दिया जाता है गलत स्थानों, और गुणसूत्रों के अलावा गिर जाते हैं और बेतरतीब ढंग से अलग कहा,” Colaiácovo. “तो आप के साथ अंत aneuploid अंडे।”

निष्कर्ष मतलब है कि के कारण कुछ भागों गुणसूत्र के विरोध में क्रॉसओवर अधिकांश प्रजातियों में से एक है कि वे समर्थन नहीं कर सकते हैं स्वस्थ गुणसूत्र संगठन या जुदाई में जिसके परिणामस्वरूप, असामान्यताओं के लिए हानिकारक हैं कि वंश.

“यह पहली बार है प्रत्यक्ष प्रदर्शन में एक metazoan [multicellular animal] है कि स्थिति के क्रॉसओवर हो गया है, कसकर विनियमित करने के लिए सुनिश्चित करें सामान्य गुणसूत्र अलगाव से बचने और aneuploidy ने कहा,” Colaiácovo.

McCarroll के अध्ययन के द्वारा वित्त पोषित किया गया स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थान (अनुदान R01HG006855), एक व्यापक संस्थान NextGen पुरस्कार और एक एचएमएस कार्यक्रम में आनुवंशिकी और जीनोमिक्स एनआईएच रुथ एल Kirschstein प्रशिक्षण अनुदान.



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