Naukowcy odkryli „gramatykę przestrzenną” w DNA To na nowo definiuje rolę czynników transkrypcyjnych w regulacji genów, wpływając na nasze zrozumienie zmian genetycznych i chorób.
Odkrycie nowego kodu w DNA, zwanego „gramatyką przestrzenną”, może pomóc nam odkryć tajemnicę kodowania aktywności genów w ludzkim genomie.
To przełomowe odkrycie, którego dokonali naukowcy z Washington State University i University of California w San Diego, zostało opublikowane w czasopiśmie naturaNiedawne badania ujawniły ukryte gramatyki przestrzenne występujące w DNA, co do których od dawna stawiano hipotezy. Badania te mogą zmienić sposób, w jaki naukowcy rozumieją regulację genów oraz sposób, w jaki różnice genetyczne mogą wpływać na ekspresję genów podczas rozwoju lub choroby.
Wykrywanie zależności pozycyjnych
Czynniki transkrypcyjne, białka kontrolujące włączanie i wyłączanie genów w genomie, odgrywają kluczową rolę w tym kodzie. Od dawna uważane za aktywatory lub represory aktywności genów, badania te pokazują, że funkcja czynników transkrypcyjnych jest bardziej złożona.
„Wbrew temu, co można znaleźć w podręcznikach, czynniki transkrypcyjne, które działają jak prawdziwe aktywatory lub represory, są zaskakująco rzadkie” – powiedziała Sascha Dutke, adiunkt na Washington State University, który kierował większością badań w School of Molecular Biosciences w Wyższej Szkoły Medycyny Weterynaryjnej.
Zamiast tego naukowcy odkryli, że większość stymulantów może również działać jako inhibitory.
„Jeśli usuniesz aktywator, przypuszczasz, że utracisz aktywację” – stwierdziła Baylee McDonald, absolwentka Uniwersytetu Stanowego w Waszyngtonie, która była częścią zespołu badawczego. „Ale było to prawdą tylko w 50% do 60% przypadków , więc wiedzieliśmy, że nastąpił błąd.”
Przyglądając się bliżej, naukowcy odkryli, że funkcja wielu czynników transkrypcyjnych jest w dużym stopniu zależna od pozycji.
Naukowcy odkryli, że odległość między czynnikami transkrypcyjnymi i ich położenie względem miejsca, w którym rozpoczyna się transkrypcja genu, determinuje poziom aktywności genu. Na przykład czynniki transkrypcyjne mogą aktywować ekspresję genu, gdy zostaną umieszczone powyżej lub przed miejscem, w którym rozpoczyna się transkrypcja genu, ale hamują ich aktywność, gdy zostaną umieszczone poniżej lub poza miejscem, w którym rozpoczyna się transkrypcja genu.
„To odstęp, czyli «środowisko», określa, czy dany czynnik transkrypcyjny działa jako aktywator, czy jako represor” – powiedział Dutke. „To pokazuje, że podobnie do nauki nowego języka, aby dowiedzieć się, w jaki sposób wzorce ekspresji genów są kodowane w naszym genomie, musimy zrozumieć jego słowa i zasady gramatyczne”.
Implikacje dla badań genetycznych
Christopher Penner, adiunkt na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego, spodziewa się, że dzięki włączeniu nowo odkrytych „zasad przestrzennych” naukowcy będą w stanie lepiej zrozumieć, w jaki sposób mutacje lub zmiany genetyczne wpływają na ekspresję genów i przyczyniają się do chorób.
„Potencjalne zastosowania tej technologii są ogromne, a przynajmniej zmieni sposób, w jaki naukowcy badają ekspresję genów” – powiedział Benner.
Odniesienie: „Zależna od pozycji funkcja czynników transkrypcyjnych specyficznych dla sekwencji ludzkiej” autorstwa Sascha H. Dutke, Carlos Guzman, Max Zhang, Nathaniel B. delos Santos, Billy R. McDonald, Jia Li Shi, Aaron F. Karlin, Sven Heinz, i Christophera Pennera, 17 lipca 2024 r. natura.
doi: 10.1038/s41586-024-07662-z
„Amatorski przedsiębiorca. Profesjonalny ekspert od internetu. Człowiek zombie. Nieuleczalny badacz popkultury”.