Pulsar - wyjątkowy portal popularnonaukowy Pulsar - wyjątkowy portal popularnonaukowy Shutterstock
Struktura

Tkanki określają swoją tożsamość z pomocą promotora genów

Ten sam fragment DNA jest tłumaczony na inne mRNA w jajniku, a na inne – w neuronie. Mechanizm, który tu działa, wskazali uczeni z Max Planck Institute.

Każda komórka ciała posiada to samo DNA. A jednak poszczególne tkanki organizmu różnią się diametralnie pod względem budowy i funkcji. Jak to możliwe, że na bazie tego samego „przepisu” powstają zupełnie inne produkty? Częściowo odpowiedzialny za to jest tzw. promotor genów.

To sekwencja nukleotydów, która wskazuje, gdzie znajduje się początek genu. Tym samym pełni funkcję sygnału dla polimerazy RNA – białka, które przesuwa się po nici DNA niczym suwak na zamku błyskawicznym i „przepisuje” z niej (czyli dokonuje transkrypcji) zasady azotowe. W ten sposób na bazie pierwotnego szablonu (DNA) powstaje robocza kopia: mRNA. To ona posłuży później za instrukcję do stworzenia funkcjonalnego białka.

Poszczególne tkanki, choć dysponują tym samym szablonem głównym, korzystają z różnych miejsc startu transkrypcji (transcription start site, TSS) i różnych miejsc końca transkrypcji (transcription end site, TES). W ten sposób np. komórki jajnika budują inną tożsamość funkcjonalną, niż neurony, nawet kiedy korzystają z tych samych genów. Uczeni z Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics chcieli sprawdzić, ile takich „początków” i „końców” może być w poszczególnych genach, a także – co reguluje ich aktywację lub wyciszenie. W tym celu posłużyli się bardzo nowoczesną technologią, m.in. analizą typu long-read sequencing, którą dostosowali do swoich indywidualnych potrzeb. Wyniki swojej pracy opublikowali w „Cell”.

Pierwszy ważny wniosek, do jakiego doszli badacze: sygnały startowe oraz końcowe są ze sobą ściśle powiązane. Innymi słowy, pary start i meta transkrypcji nie są dowolne, nie występują w losowych, lecz w ściśle narzuconych konfiguracjach.

Druga konkluzja z badań brzmi: promotor „decyduje” nie tylko o tym, gdzie zacznie się transkrypcja genu, ale też, o tym, gdzie się ona skończy. Czyli to sekwencja startowa ma decydujące „zdanie” na temat ostatecznego kształtu mRNA. Poszczególne TSS i TES są więc jak nawiasy w równaniu: okrągłe, kwadratowe czy klamrowe. To rodzaj nawiasu początkowego będzie decydował o tym, gdzie kończy się dane „wtrącenie”.

Trzecia istotna konkluzja dotyczy powiązania pomiędzy aktywowanym promotorem a typem tkanki, w której zachodzi transkrypcja. Z badania wynika, że w różnych tkankach w obrębie tego samego genu aktywacji ulegają różne sekwencje startowe. Ten sam fragment DNA zostanie więc przetłumaczony na inne mRNA w neuronie, a na inny w komórce jajnika.

Wszystkie wnioski uczeni potwierdzili też eksperymentalnie. Kiedy sztucznie aktywowali w jajnikowym genie mózgową sekwencję startową, to transkrypcja DNA na mRNA zakończyła się w miejscu właściwym dla mózgu, a nie dla żeńskiej gonady.

Te odkrycia mają ogromne znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób tkanki regulują swoją „tożsamość”, a także: od czego zależy różnorodność genetycznych transkryptów.


To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Jeśli z niej korzystasz, powołaj się na źródło, czyli na www.projektpulsar.pl. Dziękujemy.

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną