Tutkijat julkaisivat kattavimman luettelon siitä, miten ihmissolut lukevat DNA:ta

Kansainvälinen tutkijaryhmä on julkaissut tähän mennessä kattavimman luettelon siitä, miten ihmissolut tulkitsevat geneettisiä ohjeitaan. Tutkimuksessa kartoitettiin satojen transkriptiotekijöiden DNA-sitoutumismieltymyksiä ja paljastettiin, kuinka kemialliset muutokset muokkaavat näitä vuorovaikutuksia.

Codebook-luettelo

Toronton yliopiston Timothy Hughesin johtama ja 4. elokuuta Nature-lehdessä julkaistu tutkimus yhdisti viisi kokeellista alustaa laskennallisiin analyyseihin 332 transkriptiotekijän karakterisoimiseksi. Nämä proteiinit sitoutuvat tiettyihin DNA-jaksoihin säädelläkseen geenien aktivoitumista. Tiimi suoritti yli 4 800 koetta ja tunnisti DNA-sitoutumismotiivit 177 aiemmin huonosti tunnetulle transkriptiotekijälle, mikä lisäsi noin 130 erillistä motiivia ihmisen geenisäätelyn tunnettuun sanastoon.phys+2

Lopputuloksena on resurssi, jota tutkijat kutsuvat nimellä "Codebook". Sen valmistuttua 1 421 ihmisen transkriptiotekijää on nyt yhdistetty DNA-sitoutumismotiiviin. Ihmisen genomissa on yhteensä noin 1 600 transkriptiotekijää, mikä tarkoittaa, että luettelo kattaa nyt valtaosan näistä säätelyproteiineista.biorxiv+1

"Genomimme sisältävät elämän ohjeet, mutta sen ymmärtäminen, miten solut todella lukevat näitä ohjeita, on pysynyt yhtenä biologian suurimmista haasteista", sanoi EPFL:n Bart Deplancke, tutkimuksen vastaava kirjoittaja. "Tämä työ vie meidät paljon lähemmäksi täydellistä sanakirjaa proteiineista, jotka säätelevät geenien ilmentymistä."miragenews+1

Kemiallinen kerros DNA:n päällä

Nature Communications -lehdessä julkaistussa oheistutkimuksessa Deplancken tiimi esitteli meSMiLE-seq-menetelmän, mikrofluidistisen tavan verrata samanaikaisesti, kuinka transkriptiotekijät sitoutuvat metyloituun ja metyloimattomaan DNA:han. Tutkijat tarkastelivat 114 transkriptiotekijää ja saivat sitoutumismallit 48:lle. Näistä 14 osoitti suurempaa affiniteettia metyloitua DNA:ta kohtaan tai tunnisti vaihtoehtoisia metylaatiosta riippuvaisia motiiveja, kun taas 13 osoitti heikentynyttä sitoutumista metyloituihin jaksoihin.biorxiv+2

"DNA:n metylaatio ei yksinkertaisesti kytke geenejä päälle tai pois", sanoi tutkimuksen pääkirjoittaja Antoni Gralak. "Se muuttaa sitä, miten genomi tulkitaan. Työmme osoittaa, että monet transkriptiotekijät lukevat tehokkaasti ylimääräistä tietokerrosta, joka sijaitsee DNA-sekvenssin päällä."phys

Vaikutukset sairaustutkimukseen

Yhdessä nämä kaksi tutkimusta tarjoavat täydellisemmän kuvan geenien säätelystä. Codebook määrittää, mihin transkriptiotekijät voivat sitoutua pelkän DNA-sekvenssin perusteella, kun taas meSMiLE-seq-työ osoittaa, kuinka kemialliset merkit muokkaavat tätä tunnistamista entisestään. Yhteistyössä oli mukana yli kaksi tusinaa instituutiota Pohjois-Amerikasta, Euroopasta ja Venäjältä.miragenews

Toronton yliopiston mukaan havainnot valaisevat kymmeniä tuhansia aiemmin tuntemattomia sitoutumiskohtia koko ihmisen genomissa. Deplancken mukaan työ voisi parantaa tutkijoiden tapaa tulkita sairauksiin liittyviä geneettisiä muunnelmia ja auttaa selittämään, miksi identtiset DNA-sekvenssit käyttäytyvät eri tavoin eri solutyypeissä, mikä on keskeinen kysymys kehityksen, ikääntymisen ja syövän ymmärtämisessä.actu.epfl+2