Вверх

Разгадан принцип регуляции генов в клетках человека

Ирина Владимировна, врач, cтаж (лет): 21
Создана: 12.03.22 15-53
Дополнена: 28.03.22 04-25

Исследовательская группа из Хельсинкского университета изучила принцип управления генами, контролирующий регуляцию генов в клетках. Полученные знания будут полезны при исследовании рака и других обусловленных генетикой заболеваний.

Задача управления генами - контроль активности генов в клетках. Ее нарушение может способствовать возникновению тяжелых заболеваний, в том числе и рака.

Фото №1

Гены человеческого ДНК кодируют белки, отвечающие за силу мышечных клеток, а также эффективную работу клеток мозга. ДНК также содержит элементы, регулирующие гены, которые определяют экспрессию других генов. Мышечные гены экспрессируются в мышцах, а мозговые гены — в мозге.



Почему так сложно расшифровать генетический код?

Однако код, определяющий активность генов, остается малоизученным. Человеческий геном включает почти три миллиарда пар оснований. Этого количества недостаточно, чтобы изучать код регуляции гена, опираясь на геномную последовательность. Проблема аналогична той, с которой сталкивается лингвист, пытающийся расшифровать язык на основе нескольких коротких текстов.

Исследовательская группа Центра передового опыта в области исследований генетики опухолей Академии Финляндии, нашла способ обойти эту проблему. Новое исследование было недавно опубликовано в журнале Nature Genetics .

Как проводилось исследование?

Ученые измерили регуляторную активность генов в наборе последовательностей ДНК, длина которых в 100 раз превышает длину генома человека.

Взамен естественной геномной последовательности в клетки человека вводили случайные синтетические последовательности ДНК. Считывая новую ДНК, клетки начинали выделять те последовательности генов, которые функционировали как активные регуляторные элементы.



Установление ключевой единицы экспрессии генов

Исследователи получили обширный набор данных, используя массово-параллельный репортерный анализ. Этот метод позволяет изучить регуляторную активность миллионов последовательностей ДНК. Анализ данных был сделан с помощью искусственного интеллекта.

Экспрессия генов регулируется белками, которые связываются с ДНК, названными факторами транскрипции.

Связываясь с короткими фрагментами ДНК эти факторы составляют ключевую атомную единицу экспрессии генов. Индивидуальные факторы транскрипции вносят дополнительный вклад в регуляцию генов. Другими словами, факторы увеличивают регуляторную активность независимо друг от друга.

Кроме того, факторы транскрипции могут иметь несколько параллельных функций регуляции генов, например:

  • увеличение скорости экспрессии генов;
  • определение точки геномного местоположения.

Порядок связывания факторов транскрипции определяет код регуляции клеточного гена.

Исследователи обнаружили, что большинство фрагментов кода можно расположить практически в любом порядке без изменения их значения. Однако для активации экспрессии генов комбинации факторов должны связываться в определенном порядке.

Примеры высокоактивных факторов транскрипции в клетках

Исследователи сравнили три разных типа клеток человека:

  • раковые клетки толстой кишки;
  • раковые клетки печени;
  • нормальные клетки сетчатки.

Было установлено несколько факторов транскрипции, которые отличались высокой активностью, одинаковой для всех типов клеток.

Результаты показали, что элементы регуляции генов делятся на различные типы:

  • в закрытых областях хроматина с плотно упакованной ДНК;
  • в более открытой среде хроматина, с неплотным расположением ДНК вокруг гистоновых белков.

Считалось, что активные регуляторные элементы расположены в открытых областях хроматина, как более доступных для факторов транскрипции.

Обнаружение активных регуляторных элементов в закрытых областях хроматина, является одним из главных открытий исследования.

Кроме того, были выявлены регуляторные элементы, зависящие от хроматина. На своих привычных местах в геноме они активны, но при перемене ме... [читать полную версию]




Источник
Оцените статью:

 




Просматривая этот сайт, вы соглашаетесь с нашей "Политикой конфиденциальности" и "Пользовательским соглашением"
Да