Създадоха карта на регулаторните ДНК последователности
Последно: 31 март 2014 г. в 20:49
Пътьом изследователите потвърдили известната теория, че болестотворните мутации най-често се дължат не на самите гени, а на последователностите, регулиращи тяхната активност.
Когато говорим за гени, обикновено подразбираме ДНК последователност, кодираща някакъв белтък. Ето гена на инсулина, ето гена на колагена, ето гена на някоя протеаза (ензим, разграждащ други белтъци) и т.н.
Но всички ние сме същества многоклетъчни и нашите „много клетки“ са различни – сравнете неврона с клетка от чревния епител и ще почувствате разликата. А ето, във всяка наша клетка гените са едни и същи. И именно гените в голяма степен определят строежа и функциите на клетките…
Общо взето, става очевидно, че различни гени в различни клетки работят различно. Освен това да не забравяме, че клетката сама по себе си преминава доста наситен път на развитие и през живота си активността на нейните гени се променя.
Тоест стигаме до мисълта за съществуването на регулатори, включватели, изключватели и превключватели, които променят активността на гените през живота на клетката в зависимост от нейната специализация и текущите условия на външната среда.
Действително такъв регулаторен апарат съществува и той наистина е огромен. И регулацията на гените в много отношения се опира на особени последователности в самата ДНК, които не носят информация за белтъците, но сами се явяват сигнали за специални белтъци, които, взаимодействайки си с ДНК регулаторния елемент, засилват или отслабват работата на гена.
Такива последователности в ДНК се явяват например промоторите, без които транскрипцията едва ли може да започне, и енхансерите, които може да са разположени доста далече от управлявания ген, но да му оказват силно влияние.
Цялото това дълго предисловие ни е необходимо, за да можем да се гмурнем с пълни сили в значението на работата, извършена от международния изследователски консорциум FANTOM (Functional Annotation of the Mammalian genome), оглавяван от японски учени от института RIKEN. Същината на техните резултати може да се изрази в кратко изречение: изследователите успели да построят почти пълна карта на регулаторните ДНК елементи на човешкия геном.
Ето няколко съпътстващи цифри – проектът FANTOM стартира през 2000 г., в него влизат над 250 специалисти, предимно в клетъчната биология и биоинформатиката, представляващи 114 научни центъра от повече от 20 страни. Регулаторните последователности са търсени с помощта на Cap анализ на генната експресия (CAGE), разработен в RIKEN. Без да се впускаме в подробности за този метод, ще кажем само, че той позволява да се „улавят“ последователностите, регулиращи траскрипцията, като работи дори с не особено активни в този смисъл гени. Освен това CAGE позволява работата с не много голямо изходно количество клетки.
Учените работили с колосален брой клетки – както на хора, така и на мишки. Резултатът: описани са 180 000 промоторни последователности и 44 000 енхансерни последователности. Цялата тази маса данни била стоварена в научните списания, по резултатите от изследването са излезли 18 статии в най-различни издания, включително Nature, Blood, BMC Genomics и пр.
Необходимо е да подчертаем, че става дума именно за карта, тоест регулаторните последователности в дадения случай отговарят на гените, които те управляват. Според оценката на самите автори те успели да определят регулаторните последователности за 95% от гените, за които се използват такива управляващи елементи.
Като сравнили своите резултати с данните за мутациите при здрави и болни хора (получени при друг геномен мегапроект – GWAS), изследователите открили, че голяма част от болестотворните мутации попадат не в самите гени, а в техните регулаторни елементи.
Освен това учените дори решили „частна задача“ за рака на дебелото черво, като анализирали измененията в регулацията на гените, характерни за този тумор.
Значението и перспективите на резултатите от проекта FANTOM са толкова големи и очевидни, че дори няма смисъл да се описват. По-подробно за тях можете да прочетете например в две статии в сп. Nature (1 и 2), където са сумирани най-важните резултати.
