42.7:

42.7: طرق إعادة البرمجة النووية

Methods of Nuclear Reprogramming

JoVE Core
Cell Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Cell Biology

Methods of Nuclear Reprogramming

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

42.4: Liver Regeneration

42.8: Cloning of Dolly the Sheep

1,825 Views

•

01:24 min

•

April 30, 2023

Overview

إعادة البرمجة النووية هي عملية تحويل نوع خلية واحد إلى نوع خلية غير ذي صلة عن طريق التغيرات اللاجينية التي تغير نمط التعبير الجيني الأصلي للخلية. تجبر هذه التغييرات اللاجينية الخلايا على التعبير عن مجموعة مختلفة من الجينات ، والتي تلعب دورا مهما في إحداث التحول إلى أنواع أخرى من الخلايا. تقدم إعادة البرمجة النووية تطبيقات في الاستنساخ التناسلي لإكثار الماشية والطب التجديدي – تطوير خلايا خاصة بالمريض لإصلاح الإصابة.

التغيرات اللاجينية

يتضمن

الشرط الأساسي لإعادة البرمجة النووية الناجحة فك الحمض النووي الجيني الفعال داخل النواة الذي يسمح بالوصول إلى البروتينات التنظيمية. يتم تحقيق ذلك من خلال إزالة تكثيف الكروماتين وتعديل الهيستون الذي يتضمن الأستلة والمثيلة والفسفرة. في النقل النووي للخلية الجسدية (SCNT) ، يتغير نمط تعديل الهيستون في كروماتين النواة المزروعة إلى نمط البويضة. يتم فرض هذه التغييرات بواسطة عوامل النسخ الموجودة في سيتوبلازم البويضة. على سبيل المثال ، تحل روابط هيستون B4 أو H1foo الخاصة بالبويضات محل هيستون H1 وتعزز التغييرات في أنماط التعبير الجيني.

عوامل ياماناكا

في عام 2006 ، اكتشف Shinya Yamanaka عوامل النسخ Oct-4 و Sox-2 و Klf-4 و c-Myc ، والتي يشار إليها باسم عوامل Yamanaka ، والتي يتم التعبير عنها بشكل كبير في الخلايا الجذعية الجنينية (ES). تعيد طريقة نقل عامل النسخ برمجة النواة عن طريق الإفراط في التعبير عن عوامل النسخ هذه ، وبالتالي تحفيز التعبير الجيني الجنيني في الخلايا الجسدية. تسمى هذه الخلايا المحولة الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات أو iPSCs. Oct-4 (عامل النسخ المرتبط بالأوكتامير 4) هو بروتين مشفر بواسطة الجين البشري POU5F1. يلعب دورا حيويا في تحديد مصير الكتلة الداخلية والخلايا الجذعية الجنينية ويساعدها على الحفاظ على تعدد القدرات أثناء التطور الجنيني. تلعب منطقة تحديد الجنس Y-box 2 ، المشار إليها باسم Sox-2 ، دورا أساسيا في الحفاظ على إمكانات التجديد الذاتي في الخلايا ES. ينتمي العامل Klf-4 أو العامل الشبيه ب Kruppel 4 إلى عائلة KLF لعوامل نسخ إصبع الزنك ويشارك بشكل رئيسي في تكاثر الخلايا الجذعية وتمايزها. c-Myc هو عامل النسخ الذي ينتمي إلى عائلة Myc من البروتونكوجينات ، وله دور مهم في التكاثر الخلوي والتمثيل الغذائي.

Transcript

يمكن عكس مصير الخلية باستخدام ثلاث طرق مختلفة لإعادة البرمجة الخلوية أو النووية.

في النقل النووي للخلية الجسدية أو SCNT ، يتم تطعيم نواة من خلية جسدية في بويضة منزوعة النواة.

تعمل عوامل النسخ الموجودة في سيتوبلازم البويضة على تعزيز التعبير عن الجينات الجنينية وتؤدي إلى انقسام الخلايا لتوليد الكيسة الأريمية.

تعمل

كتلة الخلية الداخلية للكيسة الأريمية كمصدر للخلايا الجذعية متعددة القدرات ، والتي يمكن أن تؤدي إلى ظهور أنواع خلايا متخصصة.

في اندماج الخلايا ، يتم دمج نوعين مختلفين من الخلايا معا بشكل مصطنع باستخدام نبضات كهربائية ، مما يولد خلية هجينة تعرض نمطا ظاهريا مدمجا.

على سبيل المثال ، يولد اندماج الخلية البائية ، الخلايا الليمفاوية ، مع خلية الورم النقوي ، وهي خلية بلازما سرطانية ، خلية هجينة يمكنها التكاثر إلى أجل غير مسمى وإنتاج أجسام مضادة.

في طريقة نقل عامل النسخ ، تستخدم نواقل الفيروسات القهقرية لتوصيل الجينات ، مثل Oct4 و Sox2 إلى الخلايا الجسدية.

يؤدي التعبير عن عوامل النسخ هذه إلى تحويل الخلية الجسدية إلى جذع مستحث متعدد القدرات أو خلية iPS.

Key Terms and definitions

Nuclear Reprogramming – Transformation of one cell to an unrelated cell type through epigenetic changes.
Epigenetic Changes – Modifications altering gene expression pattern aiding cell transformation.
Yamanaka Factors – Oct-4, Sox-2, Klf-4, and c-Myc, driving nucleus reprogramming in embryonic stem cells.
Oct-4 Gene – A critical gene encoding the Oct-4 protein, essential in maintaining pluripotency in ES cells.
H1foo – An oocyte-specific histone linker inducing change in gene expressions.

Learning Objectives

Define Nuclear Reprogramming – Explain the purpose and mechanism leading to cell transformation (e.g., nuclear reprogramming).
Contrast Yamanaka Factors vs Oct-4 Gene – Outline key differences and roles in embryonic stem cells (e.g., Yamanaka factors).
Explore Epigenetic Changes – Describe process and impact on cell transformation (e.g., H1foo).
Explain The Nuclear Transfer Method – Describe the process used in somatic cell nuclear transfer.
Apply Nuclear Reprogramming in Context – Outline the role and benefits in regenerative medicine.

Questions that this video will help you answer

What is nuclear reprogramming and how does it involve epigenetic changes?
Who discovered Yamanaka Factors and what roles do they serve?
What is the significance of the oct-4 gene in the process of nuclear reprogramming?

This video is also useful for

Biology Students – Understand How nuclear reprogramming aids in the study of cellular transformations
Educators – Provides a comprehensive guide to explain the concepts of epigenetic changes and Yamanaka Factors
Genetics Researchers – Relevance for studying cell transformation methods and developing patient-specific cells
Biotech Enthusiasts – Offer insights into cell transformation and nuclear reprogramming processes

Tags

إعادة البرمجة النووية التغيرات اللاجينية التعبير الجيني إزالة تكثيف الكروماتين تعديل الهيستون النقل النووي للخلايا الجسدية (SCNT) عوامل ياماناكا الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs) عوامل النسخ أكتوبر 4 Sox-2 Klf-4 C-Myc الخلايا الجذعية الجنينية (الخلايا الجذعية الجنينية ) الطب التجديدي