Mokslininkai paskelbė didžiausią žmogaus ląstelių DNR skaitymo katalogą

Tarptautinė mokslininkų komanda paskelbė tai, ką jie apibūdina kaip išsamiausią iki šiol katalogą, paaiškinantį, kaip žmogaus ląstelės interpretuoja savo genetines instrukcijas, susiedami šimtų transkripcijos faktorių DNR jungimosi nuostatas ir atskleisdami, kaip cheminės modifikacijos keičia šias sąveikas.

Kodo knyga

Tyrimas, kuriam vadovavo Timothy Hughes iš Toronto universiteto ir kuris rugpjūčio 4 d. buvo paskelbtas žurnale Nature, sujungė penkias eksperimentines platformas su skaičiavimo analizėmis, kad būtų galima apibūdinti 332 transkripcijos faktorius – baltymus, kurie jungiasi prie specifinių DNR sekų, kad kontroliuotų, kada ir kur genai yra aktyvūs. Komanda atliko daugiau nei 4 800 eksperimentų ir nustatė DNR jungimosi motyvus 177 transkripcijos faktoriams, kurie anksčiau buvo menkai apibūdinti, papildydami žinomą žmogaus genų reguliavimo žodyną maždaug 130 skirtingų motyvų.phys+2

Rezultatas yra išteklius, kurį mokslininkai vadina „Kodo knyga“. Ją užbaigus, 1 421 žmogaus transkripcijos faktorius dabar yra susietas su DNR jungimosi motyvu. Žmogaus genome iš viso yra maždaug 1 600 transkripcijos faktorių, o tai reiškia, kad katalogas dabar apima didžiąją dalį šių reguliavimo baltymų.biorxiv+1

„Mūsų genomuose yra gyvenimo instrukcijos, tačiau supratimas, kaip ląstelės iš tikrųjų skaito tas instrukcijas, išliko vienu didžiausių biologijos iššūkių“, – sakė EPFL atstovas Bartas Deplancke, vienas iš tyrimo autorių. „Šis darbas mus priartina prie išsamaus baltymų, kontroliuojančių genų ekspresiją, žodyno.“miragenews+1

Cheminis sluoksnis ant DNR

Papildomame straipsnyje, paskelbtame Nature Communications, Deplancke komanda pristatė meSMiLE-seq – mikrofluidinį metodą, kuris vienu metu lygina, kaip transkripcijos faktoriai jungiasi prie metilintos ir nemetilintos DNR. Mokslininkai ištyrė 114 transkripcijos faktorių ir gavo 48 jungimosi modelius. Iš jų 14 parodė didesnį giminingumą metilintai DNR arba atpažino alternatyvius nuo metilinimo priklausančius motyvus, o 13 parodė sumažėjusį jungimąsi prie metilintų sekų.biorxiv+2

„DNR metilinimas ne tik įjungia arba išjungia genus“, – sakė pirmasis tyrimo autorius Antoni Gralakas. „Jis keičia tai, kaip genomas yra interpretuojamas. Mūsų darbas rodo, kad daugelis transkripcijos faktorių efektyviai nuskaito papildomą informacijos sluoksnį, esantį virš DNR sekos.“phys

Pasekmės ligų tyrimams

Abu tyrimai kartu suteikia išsamesnį genų reguliavimo vaizdą. „Kodo knyga“ nustato, kur transkripcijos faktoriai gali jungtis remiantis vien DNR seka, o meSMiLE-seq darbas parodo, kaip cheminiai žymenys dar labiau modifikuoja tą atpažinimą. Bendradarbiavime dalyvavo daugiau nei dvi dešimtys institucijų visoje Šiaurės Amerikoje, Europoje ir Rusijoje.miragenews

Pasak Toronto universiteto, išvados atskleidžia dešimtis tūkstančių anksčiau nežinomų jungimosi vietų visame žmogaus genome. Deplancke teigė, kad šis darbas galėtų pagerinti tai, kaip mokslininkai interpretuoja su ligomis susijusius genetinius variantus, ir padėti paaiškinti, kodėl identiškos DNR sekos skirtinguose ląstelių tipuose elgiasi skirtingai – tai klausimai, kurie yra svarbūs suprantant vystymąsi, senėjimą ir vėžį.actu.epfl+2