Onderzoekers hebben een ‘ruimtelijke grammatica’ ontdekt in DNA Dit herdefinieert de rol van transcriptiefactoren in genregulatie, wat van invloed is op ons begrip van genetische veranderingen en ziekten.
De ontdekking van een nieuwe code in het DNA, bekend als ‘ruimtelijke grammatica’, kan ons helpen het geheim te ontdekken achter de manier waarop genactiviteit wordt gecodeerd in het menselijk genoom.
Deze baanbrekende ontdekking, gedaan door onderzoekers van de Washington State University en de University of California, San Diego, werd in het tijdschrift gepubliceerd natuurEen recente studie heeft verborgen ruimtelijke grammatica’s onthuld die in DNA worden aangetroffen en die al lang als hypothese gelden. Dit onderzoek kan het inzicht van wetenschappers in genregulatie en hoe genetische variaties de genexpressie tijdens de ontwikkeling of ziekte kunnen beïnvloeden, opnieuw vormgeven.
Positionele afhankelijkheidsdetectie
Transcriptiefactoren, eiwitten die bepalen welke genen in het genoom aan- of uitgeschakeld worden, spelen een cruciale rol in deze code. Dit onderzoek, waarvan lang werd gedacht dat het zowel activators als repressors van genactiviteit zou zijn, laat zien dat de functie van transcriptiefactoren complexer is.
“In tegenstelling tot wat je in studieboeken aantreft, zijn transcriptiefactoren die als echte activators of repressors werken verrassend zeldzaam”, zegt Sascha Dutke, assistent-professor aan de Washington State University, die het grootste deel van het onderzoek leidde aan de School of Molecular Biosciences in New York. het College voor Diergeneeskunde.
In plaats daarvan hebben wetenschappers ontdekt dat de meeste stimulerende middelen ook als remmers kunnen werken.
“Als je de activator verwijdert, is je hypothese dat je de activatie verliest”, zegt Baylee McDonald, een afgestudeerde student aan de Washington State University die deel uitmaakte van het onderzoeksteam. “Maar dat was slechts in 50% tot 60% van de gevallen waar , dus we wisten dat er een fout was.”
Bij nadere beschouwing ontdekten de onderzoekers dat de functie van veel transcriptiefactoren sterk positieafhankelijk is.
Onderzoekers hebben ontdekt dat de afstand tussen transcriptiefactoren en hun locatie ten opzichte van waar de gentranscriptie begint, het niveau van genactiviteit bepaalt. Transcriptiefactoren kunnen bijvoorbeeld genexpressie activeren wanneer ze stroomopwaarts worden geplaatst, of vóór de plaats waar de transcriptie van een gen begint, maar hun activiteit remmen wanneer ze stroomafwaarts worden geplaatst, of voorbij de plaats waar de transcriptie van een gen begint.
“Het is de afstand, of ‘omgeving’, die bepaalt of een bepaalde transcriptiefactor als activator of repressor fungeert,” zei Dutke. “Dit laat zien dat we, net als bij het leren van een nieuwe taal, om te leren hoe genexpressiepatronen in ons genoom zijn gecodeerd, de woorden en grammaticaregels ervan moeten begrijpen.”
Implicaties voor genetisch onderzoek
Christopher Penner, assistent-professor aan de Universiteit van Californië, San Diego, verwacht dat wetenschappers door het integreren van de nieuw ontdekte ‘ruimtelijke regels’ een dieper inzicht kunnen krijgen in de manier waarop mutaties of genetische variaties de genexpressie beïnvloeden en bijdragen aan ziekten.
“De potentiële toepassingen van deze technologie zijn enorm, en het zal op zijn minst de manier veranderen waarop wetenschappers genexpressie bestuderen”, zegt Benner.
Referentie: “Positie-afhankelijke functie van menselijke sequentiespecifieke transcriptiefactoren” door Sascha H. Dutke, Carlos Guzman, Max Zhang, Nathaniel B. delos Santos, Billy R. McDonald, Jia Li Shi, Aaron F. Karlin, Sven Heinz, en Christopher Penner, 17 juli 2024. natuur.
doi: 10.1038/s41586-024-07662-z
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”