UNIGE mokslininkai nustatė genetines sekas, kurios reguliuoja genų, atsakingų už kaulų augimą, veiklą.
Žinduolių tik 3% genomo sudaro koduojantys genai, kurie, transkribuoti į baltymus, užtikrina biologines organizmo funkcijas ir būsimų individų vystymąsi gimdoje. Tačiau genai neveikia vieni. Juos valdo kitos genomo sekos, vadinamos stiprintuvais, kurios, kaip ir jungikliai, jas įjungia arba deaktyvuoja pagal poreikį.
Ženevos universiteto (UNIGE) komanda tarp milijonų nekoduojančių genetinių sekų nustatė ir surado 2700 stiprintuvų, kurie tiksliai reguliuoja genus, atsakingus už kaulų augimą.
Šis atradimas atskleidžia vieną iš pagrindinių veiksnių, turinčių įtakos suaugusiųjų dydžiui, ir paaiškina, kodėl jų nepakankamumas gali būti tam tikrų kaulų apsigimimų priežastis. Rezultatai paskelbti m Gamtos komunikacijos.
Aukštas ar žemas, mūsų ūgis daugiausia paveldėtas iš mūsų tėvų. Be to, daugelis genetinių ligų turi įtakos kaulų augimui, kurių tiksli priežastis dažnai lieka nežinoma. O jeigu paaiškinimą būtų galima rasti ne pačiuose genuose, o kitose už jų aktyvavimą atsakingose genomo dalyse?
Šiam tyrimui vadovavęs UNIGE Medicinos fakulteto Genetinės medicinos ir plėtros katedros ir Ženevos genetikos ir genomikos instituto (IGE3) docentas Guillaume'as Andrey paaiškina: „Trumpos DNR sekos, žinomos kaip stiprikliai, suteikia signalas, skirtas DNR transkripcijai į RNR, kuri vėliau paverčiama baltymais, nors genai, reguliuojantys kaulų formavimąsi ir jų vieta genome, jau gerai žinomi, juos kontroliuojantys jungikliai taip pat nėra.
Fluorescenciniai kaulai
Andrejus ir jo komanda sukūrė novatorišką eksperimentinę techniką, 2023 m. apdovanotą Šveicarijos 3R kompetencijos centro prizu, kuri leidžia iš pelių kamieninių ląstelių gauti pelių embrionus, turinčius tikslią genetinę konfigūraciją.
„Šiuo atveju mūsų pelių embrionai turi fluorescencinius kaulus, kurie yra matomi vaizduojant, todėl galime išskirti mus dominančias ląsteles ir analizuoti, kaip stiprikliai veikia kaulų vystymosi metu“, – aiškina Fabrice'as Darbellay, profesoriaus Andrejaus tyrimo doktorantas. laboratorija ir pirmasis šio darbo autorius.
Komanda stebėjo chromatino, struktūros, kurioje supakuota DNR, aktyvumą, ypač fluorescencinėse kaulų ląstelėse. Naudodami genų aktyvavimo žymenis, mokslininkai sugebėjo tiksliai nustatyti, kurios reguliavimo sekos pradėjo veikti, kad būtų kontroliuojami genai, atsakingi už kaulų formavimąsi. Tada jie patvirtino savo atradimą, selektyviai deaktyvuodami stipriklius, nepaveikdami koduojančio geno.
„Tada mes pastebėjome, kad aptariamų genų aktyvacija prarandama, o tai rodo, kad nustatėme tinkamus jungiklius ir kad jų vaidmuo iš tikrųjų yra labai svarbus tinkamam geno veikimui“, – aiškina Darbellay.
Trimatis kartografavimas
Iš 2700 jungiklių, nustatytų pelėms, 2400 randami žmonėms. „Kiekviena chromosoma yra ilga DNR grandinė. Kaip perlai ant vėrinio, stiprikliai ir jų valdomi genai sudaro mažus DNR rutuliukus tame pačiame chromosomų siūle. Būtent toks fizinis artumas leidžia jiems taip kontroliuojamai sąveikauti, “ – aiškina Andrejus.
Šių regionų aktyvumo skirtumai taip pat gali paaiškinti žmonių dydžių skirtumus: kaulų ląstelių aktyvumas iš tikrųjų yra susijęs su kaulų, taigi ir su individų dydžiu.
Be to, daugelio kaulų ligų negalima paaiškinti mutacija, paveikiančia žinomo geno seką. Atsakymą būtų galima rasti kitur, o tiksliau nekoduojančiuose, bet reguliuojamuose genomo regionuose.
„Jau yra keletas dokumentuotų atvejų, kai jungiklių, o ne pačių genų mutacija yra kaulų ligos priežastis. Todėl labai tikėtina, kad atvejų skaičius yra nepakankamai įvertintas, ypač kai pacientų genai atrodo normalūs”, – sakė jis. aiškina autoriai. Be kaulų ligų, šių įvairių, dar mažai suprantamų genetinių jungiklių gedimai gali būti daugelio kitų vystymosi patologijų priežastis.