Nowe badania odkryły więcej na temat złożoności regulacji ludzkich genów poprzez identyfikację niektórych sekwencji białek zwanych czynnikami transkrypcyjnymi, które wiążą się z DNA i regulują ekspresję ludzkich genów.
Opublikowani dzisiaj (9 kwietnia) z natury, naukowcy z Wellcome Sanger Institute, University of Cambridge i ich współpracownicy badali, w jaki sposób współdziałają czynniki transkrypcyjne kierowane przez DNA.
Badania te zwiększają podstawę do zrozumienia złożonego języka kodeksu regulacyjnego genu oraz o tym, jak wzorce sekwencji DNA zlokalizowane w pobliżu naszych genów wpływają na rozwój człowieka i ryzyko choroby.
Każdy gen ma region regulacyjny, który zawiera instrukcje, kiedy i gdzie gen jest wyrażany. Informacje te są zapisane w kodzie odczytanym przez czynniki transkrypcyjne, które wiążą się z określonymi sekwencjami DNA i zwiększają lub zmniejszają ekspresję genu.
Poprzednie badania badały „język” genomu – kodeksu regulacyjnego, który kontroluje ekspresję genów. It found that cooperation between multiple transcription factors is a key feature of transcription factor-DNA binding, with DNA actively facilitating interactions between various transcription factors.1 With the regulatory code being far more complex than the genetic code, which explains how DNA sequence determines the structure of proteins, researchers are aiming to understand the regulatory language in more detail, focusing on the 'words' and 'grammar' — such as the transcription factors — that influence when and where Geny są wyrażane.
To głębsze zrozumienie ma kluczowe znaczenie dla odkrycia, w jaki sposób komórki rozwijają się w określone typy, sposób tworzenia narządów i gdzie znajdują się w ciele podczas rozwoju embrionalnego, oraz dla zrozumienia, co idzie nie tak w chorobie.
Interakcje między czynnikami transkrypcyjnymi kierowanymi przez DNA są słabo poznane. W nowym badaniu naukowcy z Sanger Institute i University of Cambridge wykorzystali dwa nowe algorytmy do analizy 58 000 par czynników transkrypcyjnych z komórek ludzkich. Zrobili to, aby określić, w jaki sposób i gdzie współdziałają czynniki transkrypcyjne, aby wzmocnić ich zrozumienie języka genomowego 2
Wyniki naukowców ujawniają nowe wzorce i preferencje dotyczące tego, jak niektóre czynniki transkrypcyjne oddziałują ze sobą – znane również jako „motywy”. W tym badaniu naukowcy szacują, że zidentyfikowali od 18 do 47 procent wszystkich motywów pary czynników transkrypcyjnych, znacznie zwiększając ich zrozumienie kodeksu regulacyjnego.
Zespół stwierdził, że zidentyfikowane przez nich motywy są obecne w wzmacniaczach rozwojowych – elementach regulacyjnych DNA, które aktywują transkrypcję genu – które kontrolują ważne etapy, takie jak rozwój palców. Na przykład badania zauważają, że niektóre sekwencje motywów czynnika transkrypcji lub „słów” w języku, wpływają na to, czy ktoś rozwija się polidaktycznie – zbyt wiele palców – czy syndaktycznie – fuzja palców.
Odkrycia mają również wpływ na sposób, w jaki naukowcy będą wykorzystywać modele obliczeniowe – takie jak sztuczna inteligencja – do przewidywania struktur białkowych w przyszłości. Chociaż narzędzia te mogą przewidzieć ogólną strukturę, często nie mogą one szukać mniejszych szczegółów, takich jak w jaki sposób czynniki transkrypcyjne oddziałują ze sobą na DNA. Te małe interakcje mogą mieć duży wpływ na rozwój człowieka, ale modele obliczeniowe nie zawsze mogą to przewidzieć. Naukowcy mają nadzieję, że przyszłe modele będą w stanie uwzględnić bardziej drobne szczegóły czynnika transkrypcji, aby lepiej przewidzieć strukturę białka i interakcje białko-DNA.
Badanie to oznacza krok naprzód w badaniu mniejszych „słów” w języku ekspresji genów. Identyfikując małe, ale kluczowe motywy w genomie, badania te pomogą naukowcom zrozumieć i interpretować mechanizmy pod wpływem czynników transkrypcyjnych, szczególnie w niekodujących regionach genomu. Regiony te – które stanowią 99 procent genomu – nie kodują białek, ale wciąż odgrywają znaczącą rolę w regulacji ekspresji genów i ryzyku rozwoju choroby.
Dr Ilya Sokolov, autorka badania w Wellcome Sanger Institute, powiedziała: „Uzupełniając głębsze zrozumienie, w jaki sposób czynniki transkrypcyjne oddziałują po kierowaniu DNA, mamy nadzieję, że nasze badania rzucą światło na molekularne podstawy kodeksu regulacyjnego, szczególnie w kontekście rozwóju rozwoju. odpowiedzi.
Profesor Jussi Taipale, starszy autor The Study and Group Lider w Wellcome Sanger Institute, powiedział: „Kodeks regulacyjny genomu ludzkiego jest bardzo złożony, znacznie bardziej złożony niż kod genetyczny, a te badania dotyczące interakcji czynników transkrypcyjnych odblokowuje głębsze wgląd w„ język ”genomu. Nie tylko nasze badanie dostarcza więcej informacji na temat rozwoju ludzkiego, ale BEZPUSZCZENIE WPŁYWU WPŁYWUJĄCEJ MODZITY MOJE MOJE WYKONAJĄCE TEMI NEW DATAMI BEZPIECZEŃSTWA. lepiej zrozum regulację genów ”.
Notatki
Arttu Jolma, Yimeng Yin, Kazuhiro R. Nitta, Kashyap Dave, Alexander Popov, Minna Taipale, Martin Enge, Teemu Kivioja, Ekaterina Morgunova, Jussi Taipale. (2015) „Formacja czynników transkrypcji zależna od DNA. DOI: 10.1038/nature15518 Naukowcy wyrażali zestaw ludzkich czynników transkrypcyjnych-wzbogaconych w białka zachowane u ssaków-w Escherichia coli, połączyli je w pary 58 754 czynnika transkrypcyjnego (TF) i analizowali ich interakcje za pomocą ewolucji ligandów. Cap-Selex to metoda umożliwiająca odkrycie preferencji wiązania TF-TF-DNA.