Nowa mapa - nowe pomysły!
Izabela Klauza | 2007-04-02
W magazynie Nature pełnowymiarowa mapa struktur, które regulują procesy związane z genomem. Naukowcy zbadali przede wszystkim nukleosomy przypisując im bardzo ważną rolę w procesie regulacji transkrypcji. Na mapie możemy znaleźć dokładne położenie nukleosomów, ich rolę oraz mechanizmy zewnętrze, które nimi kontrolują. Taka mapa może zapoczątkować wiele nowych badań prowadzonych w zakresie regulacji procesu transkrypcji.
Naukowcy z Penn State University zaprojektowali mapę, która obrazuje większość struktur, ich upakowanie oraz rodzaj regulacji jakimi dysponują w procesach ekspresji. Dokładne jest zilustrowanie nukleosomu i jego roli w procesach zachodzących przy udziale DNA. Nukleosom jest jednostką chromatyny składającą się z DNA (ok. 200pz) i owiniętych na nim ośmiu histonów (oktamer histonowy). Głównym celem mapy jest zobrazowanie lokalizacji nukleosomu oraz zaznaczenie kluczowych reakcji jakie są pod jego kontrolą. Naukowcy uważają, że niezmiernie ważne jest usytuowanie nukleosomu w miejscach promotorów transkrypcji na całej długości DNA.
Do sporządzenia takiej mapy naukowcy wyizolowali ok. 322 000 nukleosomów z 6 000 różnych regionów DNA, które w określony sposób regulują transkrypcje. Białka były wyizolowane z komórek drożdży Saccharomyces cerevisae . Te nukleosomy w miejscach promotorowych są jedynymi nukleosomami w DNA, które zawierają – w rdzeniowej części nukleosomu- histony określone jako H2A.Z. Naukowcy do wyizolowania nukleosomów z komórek użyli przeciwciał H2A.Z. Następnie DNA nawinięte na nukleosomie zostało zsekwencjonowane. Metodę jaka została użyta na tym etapie to state-of-the art. DNA-sequensing, która jest o tyle lepsza od pozostałych, że umożliwia sekwencjonowanie wielu nici w jednym czasie. Sekwencje zostały dopasowane do już ogólnie poznanego genomu drożdży. Co miało na celu usytuowanie nukleosomu na tle całego genomowego DNA. To dało- jedyne takiego rodzaju- określenie na genomie (widoczne również na mapie) miejsce kontroli. H2A.Z dla każdego genu w całym genomie (jedne miały taką sekwencje inne nie).
To dało informację jak H2A.Z pomaga w regulacji tego czy gen będzie podlegał ekspresji czy nie. Następnym krokiem było ustalenie gdzie na nukleosomie występują miejsca, które pełnią funkcję "kontrolerów". Okazało się, że cały "dowództwo" wychodzi od całkowicie zewnętrznej (brzegowej) części nukleosomu, gdzie jest lepszy kontakt z zewnętrznymi regulatorami.
"Jest to dość sensowne rozwiązanie jako, że po przyłączeniu do DNA białek, które odpowiadają za inicjacje transkrypcji, w ten sposób lepsza jest możliwość usunięcia nukleosomu z drogi, tak by gen mógł zostać swobodnie transkrybowany" mówi Pugh - kierownik zespołu naukowców.
Wcześniejsze doniesienia mówią, że istnieje taka sekwencja, która kontroluje ekspresję genu, ale jak dotąd nie była znana jej struktura. Teraz wiemy, że niedopuszczenie do transkrypcji jest częścią tego regionu, i że to nukleosom utzymuje zablokowanie transkrypcji genu, tak długo jak będzie to konieczne. Kiedy transkrypcja jest wymagana następuje uruchomienie odpowiedniego systemu, który luzuje DNA zawinięte na nukleosomie, tym samym odblokowując miejsce i zajście transkrypcji.
Informacje jak DNA, który kontroluje ekspresje, jest upakowany oraz gdzie usytuowany pomoże w dalszych badaniach nad mechanizmem ekspresji genów. Utworzona mapa jest w tym niezmiernie pomocna a tym samym może wzbudzić powstawanie nowych pomysłów i przyspieszyć dalsze badania i eksperymenty.
Owo odkrycie i nowo zaprojektowana mapa regulacji daje "punkt zaczepienia" do nowo prowadzonych badań, które skupią się nad testami brzegowych części nukleosomu – które pełnią kluczową rolę- być może zostaną odkryte i nowe odcinki regulujące, jeszcze dotąd nieznane.
Źródło:
EurekAlert!, "Scientists reveal structure of gateways to gene control", 28-Mar-2007