Teori sistem dinamis dari pemrograman ulang seluler


Bagaimana jika kita bisa membuat orang muda kembali? Atau, jika kita bisa diperbarui jantung manusia dan mengobati penyakit jantung secara permanen? Pemrograman ulang seluler bisa memungkinkan!

Pemrograman ulang seluler dapat memiliki beberapa aplikasi. Ini dapat membantu kita memodelkan penyakit dengan lebih efektif, penemuan obat, pengobatan presisi, dan pengobatan regeneratif. Sementara memahami pemrograman ulang seluler dapat menjadi tantangan bagi pengguna non-teknis, mari kita lihat beberapa istilah dasar yang akan membantu kita memahami pemrograman ulang seluler dengan lebih efektif.

Pemrograman ulang seluler dapat memandu sel untuk merombak tanda epigenetik mereka.

Pemrograman ulang seluler dapat memandu sel untuk merombak tanda epigenetik mereka. Kredit gambar: Nissim Benvenisty melalui Wikimedia, CC-BY-2.5

Apa itu Fenotipe?

Fenotipe mengacu pada karakteristik atau sifat yang dapat diamati dari suatu organisme. Ini mencakup bentuk fisik ATAU struktur organisme, perilakunya, dan produk perilakunya.

Apa itu Epigenetik?

Epigenetika adalah studi tentang perubahan fenotipe yang diwariskan yang tidak melibatkan perubahan dalam urutan DNA.

Apa itu Pemrograman Ulang Seluler?

Pemrograman ulang mengacu pada penghapusan dan remodeling tanda epigenetik selama perkembangan mamalia atau dalam kultur sel. Pemrograman Ulang Seluler telah dibahas dalam makalah penelitian terbaru oleh Yuuki Matsushita, Tetsuhiro S. Hatakeyama, dan Kunihiko Kaneko berjudul “Teori sistem dinamis pemrograman ulang seluler” yang menjadi dasar dari teks berikut.

Pentingnya penelitian ini

Para peneliti telah memverifikasi kemungkinan pemrograman ulang seluler dengan menggunakan model sistem dinamis dengan jaringan pengatur gen (GRN) dan modifikasi epigenetik.

Memahami Diferensiasi Seluler

Untuk kesederhanaan, kita dapat menganggap proses diferensiasi Seluler sebagai bola yang jatuh ke bawah lanskap epigenetik. Bola mulai dari atas lanskap dan jatuh ke lembah yang berbeda, sesuai dengan jenis sel yang berbeda. Posisi di atas tidak stabil (bola di atas), dan posisi di bawah (bola jatuh ke lembah yang berbeda) relatif stabil.

Apa yang terjadi dalam pemrograman ulang seluler?

Dalam pemrograman ulang, sel perlu berpindah dari keadaan yang lebih stabil ke keadaan yang kurang stabil, yaitu dari bawah ke atas lanskap. Transisi ini memberikan sel-sel kembali potensi untuk diferensiasi, juga disebut sebagai pluripotensi. Oleh karena itu, pemrograman ulang sel tampaknya tidak intuitif.

Metilasi DNA adalah salah satu kasus spesifik pemrograman ulang seluler dalam perkembangan embrio pada mamalia.

Tentang Penelitian ini

Jaringan pengatur gen yang dihasilkan secara acak dan yang diekstraksi dari sel induk embrionik mengkonfirmasi universalitas pemrograman ulang seluler. Transisi ini dimodelkan secara matematis dengan bantuan model represilator, dijelaskan secara rinci dalam makalah penelitian

Kesimpulan

Dalam kata-kata para peneliti,

Dalam surat ini, kami telah menunjukkan bahwa dinamika ekspresi gen berosilasi dengan modifikasi epigenetik lambat mengarah pada pemrograman ulang seluler dengan ekspresi berlebih hanya beberapa gen. Daya tarik global ke manifold titik pelana yang tidak stabil menjelaskan proses pemrograman ulang. Sekarang, kembalinya ke puncak lanskap dengan memprogram ulang, yang tampaknya tidak stabil, dijelaskan oleh daya tarik yang kuat terhadap manifold pelana yang tidak stabil, dan ketidakstabilan yang ditekan bersama dengan manifold yang tidak stabil, karena pendekatan siklus batas dari bifurkasi ke titik-titik tetap. Memori keadaan seluler sebelum manipulasi pemrograman ulang dihapus melalui proses pemrograman ulang ini. Selain itu, mendapatkan kembali osilasi ditemukan sebagai persyaratan utama untuk pemrograman ulang, sedangkan manipulasi yang rumit untuk menginduksi keadaan seluler ke keadaan tertentu tidak diperlukan. Ini menjelaskan peran osilasi dalam ekspresi gen dalam sel pluripoten dan modifikasi epigenetik melalui proses diferensiasi, serta menjelaskan bagaimana pemrograman ulang dimungkinkan dengan mengekspresikan hanya beberapa gen di antara ribuan gen tersebut. Pemisahan skala waktu antara dinamika ekspresi cepat dan umpan balik modifikasi epigenetik lambat yang diperlukan juga konsisten dengan pengamatan sebelumnya. Dalam studi masa depan, dukungan eksperimental diperlukan, serta analisis teoritis sistem dinamik lambat-cepat.

Sumber: Yuuki Matsushita, Tetsuhiro S. Hatakeyama, dan Kunihiko Kanek “Teori sistem dinamis dari pemrograman ulang seluler




Pos terkait