Η μελέτη φέρνει νέα κατανόηση στο πώς οι θεμελιώδεις ακολουθίες DNA διέπουν τη δραστηριότητα των γονιδίων
Τα ευρήματα, που αναφέρονται στο περιοδικό Nature Communications, παρέχουν μια νέα κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα ελέγχουν τη δραστηριότητα των γονιδίων και θα μπορούσαν να έχουν συνέπειες για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων και θεραπειών για τη θεραπεία των γενετικών παθήσεων, του καρκίνου και άλλων καταστάσεων.
Οι γονιδιακοί υποκινητές είναι περιοχές του DNA που βρίσκονται ακριβώς ανάντη των γονιδίων, όπου οι γενετικές πληροφορίες που μεταφέρονται από το DNA μεταγράφονται σε μόρια RNA που στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πρωτεϊνών. Οι υποκινητές ελέγχουν τον ρυθμό με τον οποίο εκφράζονται τα γονίδια, καθορίζοντας πόση πρωτεΐνη παράγεται.
Οι επιστήμονες έχουν γνωρίσει από καιρό ότι οι υποκινητές περιέχουν συγκεκριμένες αλληλουχίες νουκλεοτιδίων, τα δομικά στοιχεία του DNA, τα οποία αναγνωρίζονται από πρωτεΐνες που ονομάζονται παράγοντες μεταγραφής. Αυτοί οι παράγοντες μεταγραφής συνδέονται με τους υποκινητές και ξεκινούν τη μεταγραφή, τη διαδικασία αντιγραφής του γενετικού κώδικα σε RNA.
Ωστόσο, οι συγκεκριμένοι μηχανισμοί με τους οποίους οι υποκινητές ρυθμίζουν την έκφραση των γονιδίων παρέμειναν ελάχιστα κατανοητοί.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα συνδυασμό πειραματικών τεχνικών και υπολογιστικής μοντελοποίησης για να διερευνήσουν τον τρόπο με τον οποίο οι υποκινητές ελέγχουν την γονιδιακή έκφραση στο βακτήριο *Escherichia coli *. Διαπίστωσαν ότι το κλειδί έγκειται στην απόσταση και τη διάταξη των αλληλουχιών νουκλεοτιδίων που αναγνωρίζονται από παράγοντες μεταγραφής.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η βέλτιστη απόσταση μεταξύ αυτών των ακολουθιών, γνωστών ως "παράθυρο απόστασης", είναι ζωτικής σημασίας για την έκφραση γονιδίων. Όταν η απόσταση είναι πολύ μικρή ή πολύ μεγάλη, η μεταγραφή αναστέλλεται.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η διάταξη αυτών των αλληλουχιών, γνωστών ως "σύνθεση αλληλουχίας", είναι σημαντική για την γονιδιακή έκφραση. Οι υποκινητές με υψηλότερη πυκνότητα των αναγνωρισμένων αλληλουχιών τείνουν να είναι πιο δραστήριοι, ενώ οι προαγωγείς με χαμηλότερη πυκνότητα είναι λιγότερο ενεργοί.
"Η μελέτη μας παρέχει μια νέα κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι υποψήφιοι ρυθμίζουν την έκφραση γονιδίων", δήλωσε ο Δρ. Michael Lynch του NIST, ένας από τους επικεφαλής συγγραφείς της μελέτης. "Αυτό θα μπορούσε να ανοίξει νέους δρόμους για την ανάπτυξη ναρκωτικών και θεραπειών για τη θεραπεία των γενετικών παθήσεων, του καρκίνου και άλλων καταστάσεων".
Μία πιθανή εφαρμογή αυτής της έρευνας είναι η ανάπτυξη της γονιδιακής θεραπείας, η οποία στοχεύει στη θεραπεία ασθενειών μεταβάλλοντας την έκφραση των γονιδίων. Με την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι υποκινητές ελέγχουν την έκφραση των γονιδίων, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να σχεδιάσουν φάρμακα ή θεραπείες που στοχεύουν σε συγκεκριμένους υποκινητές και να τροποποιούν τη δραστηριότητα των γονιδίων που ελέγχουν.
Οι ερευνητές συνεχίζουν να διερευνούν τον τρόπο με τον οποίο οι υποψήφιοι ρυθμίζουν την γονιδιακή έκφραση σε άλλους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Εργάζονται επίσης για την ανάπτυξη νέων μεθόδων για την πρόβλεψη της δραστηριότητας των υποκινητών, οι οποίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον σχεδιασμό πιο αποτελεσματικών θεραπειών γονιδίων.
