Vědci zveřejnili nejrozsáhlejší katalog toho, jak lidské buňky čtou DNA

Mezinárodní tým vědců publikoval to, co popisují jako dosud nejkomplexnější katalog toho, jak lidské buňky interpretují své genetické instrukce, zmapoval preference vazby DNA u stovek transkripčních faktorů a odhalil, jak chemické modifikace tyto interakce přetvářejí.

Kniha kódů

Výzkum, vedený Timothym Hughesem z Torontské univerzity a publikovaný v časopise Nature 4. srpna, spojil pět experimentálních platforem s výpočetními analýzami k charakterizaci 332 transkripčních faktorů, tedy proteinů, které se vážou na specifické sekvence DNA, aby řídily, kdy a kde jsou geny aktivní. Tým provedl více než 4 800 experimentů a identifikoval vazebné motivy DNA pro 177 transkripčních faktorů, které byly dříve špatně charakterizovány, čímž přidal přibližně 130 odlišných motivů do známého slovníku regulace lidských genů.phys+2

Výsledkem je zdroj, který vědci nazývají „Kniha kódů“. S jejím dokončením je nyní 1 421 lidských transkripčních faktorů spojeno s vazebným motivem DNA. Lidský genom obsahuje celkem přibližně 1 600 transkripčních faktorů, což znamená, že katalog nyní pokrývá naprostou většinu těchto regulačních proteinů.biorxiv+1

„Naše genomy obsahují instrukce pro život, ale pochopení toho, jak buňky tyto instrukce skutečně čtou, zůstává jednou z hlavních výzev biologie,“ řekl Bart Deplancke z EPFL, spoluautor studie. „Tato práce nás přibližuje k úplnému slovníku proteinů, které řídí genovou expresi.“miragenews+1

Chemická vrstva nad DNA

V doprovodném článku publikovaném v Nature Communications představil Deplanckeův tým meSMiLE-seq, mikrofluidní metodu, která současně porovnává, jak se transkripční faktory vážou na metylovanou a nemetylovanou DNA. Vědci studovali 114 transkripčních faktorů a získali vazebné modely pro 48 z nich. Z nich 14 vykázalo vyšší afinitu k metylované DNA nebo rozpoznávalo alternativní motivy závislé na metylaci, zatímco 13 vykázalo sníženou vazbu na metylované sekvence.biorxiv+2

„Metylace DNA geny jednoduše nezapíná ani nevypíná,“ řekl Antoni Gralak, první autor studie. „Mění to, jak je genom interpretován. Naše práce ukazuje, že mnoho transkripčních faktorů efektivně čte další vrstvu informací, která sedí na vrcholu sekvence DNA.“phys

Důsledky pro výzkum nemocí

Obě studie společně nabízejí ucelenější obraz genové regulace. Kniha kódů určuje, kde se transkripční faktory mohou vázat pouze na základě sekvence DNA, zatímco práce meSMiLE-seq ukazuje, jak chemické značky toto rozpoznávání dále modifikují. Na spolupráci se podílelo více než dvě desítky institucí napříč Severní Amerikou, Evropou a Ruskem.miragenews

Podle Torontské univerzity zjištění osvětlují desítky tisíc dříve neznámých vazebných míst v celém lidském genomu. Deplancke uvedl, že práce by mohla zlepšit způsob, jakým vědci interpretují genetické varianty spojené s nemocemi, a pomoci vysvětlit, proč se identické sekvence DNA chovají v různých typech buněk odlišně, což jsou otázky zásadní pro pochopení vývoje, stárnutí a rakoviny.actu.epfl+2