Yra žinoma, kad alternatyvus sujungimas, procesas, kai vienas genas gali sukelti kelis skirtingus baltymus įtraukiant arba pašalinant tam tikrus genų sekos segmentus, vyksta daugiau nei 90 % žmogaus genų. Dėl to susidaro daugybė transkripto izoformų (išreikšto geno sujungimo variantų), kurios yra labai svarbios baltymų funkcijai ir ląstelių procesams. Nepaisant ankstesnių alternatyvaus splaisingo mechanizmų ir genetinių variantų, turinčių įtakos sujungimui, tyrimų, suprasti visišką izoformų įvairovę buvo sudėtinga.
Tyrime, paskelbtame 2024 m. gegužės 28 d Gamtos komunikacijosTokijo medicinos ir odontologijos universiteto (TMDU) Japonijoje mokslininkai atskleidė reikšmingų naujų įžvalgų apie alternatyvų sujungimą ir jo ryšį su sudėtingomis ligomis, ypač su imuninėmis ligomis. Šis tyrimas pabrėžia tradicinių trumpo skaitymo sekos nustatymo metodų apribojimus fiksuojant visą izoformų įvairovės spektrą, pabrėžiant revoliucinį ilgo skaitymo sekos nustatymo technologijos potencialą.
Tyrime buvo naudojamas ilgai skaitomas RNR sekos nustatymas (RNA-seq), metodas, galintis nustatyti ilgų RNR molekulių sričių bazinę seką, kad būtų galima nustatyti RNR nuorašus 29 sveiko asmens imuninių ląstelių pogrupiuose. Ilgo skaitymo sekos nustatymo technologija, palyginti su plačiai naudojama trumpo skaitymo sekos nustatymo technologija, gali pagerinti žemėlapių sudarymo tikslumą, genomo surinkimą ir struktūrinių variacijų aptikimą.
Šis metodas leido identifikuoti naujas izoformas, suprasti ląstelių tipui būdingus sujungimo modelius ir ištirti pasikartojančių DNR sekų vaidmenį izoformų įvairovėje. Tai apėmė išsamų transkripto izoformų apibūdinimą išgrynintų imuninių ląstelių pogrupiuose, po to patvirtinimą naudojant papildomas periferinio kraujo mononuklearines ląsteles (PBMC).
Tyrėjai surinko šią informaciją į duomenų bazę, kurią pavadino TRAILS. Paprasčiau tariant, TRAILS yra duomenų bazė, kurioje yra viso ilgio išreikštų genų struktūra žmogaus imuninėse ląstelėse.
Vienas iš reikšmingų tyrimo išvadų buvo daugybės perskaitytų nuorašų, tokių kaip naujos izoformos TOMM40-APOE lokuse, susijusios su Alzheimerio liga, nustatymas. Tai pabrėžia šių nepakankamai ištirtų izoformų svarbą ligų genetikoje. Be to, tyrimas atskleidė ląstelių tipui būdingus sujungimo modelius ir jų poveikį genų funkcijai, ypač per 3'-UTR regionus, taip pat ryšį tarp transkripto savybių ir transliacijos efektyvumo.
Be to, naudodamiesi TRAILS, mokslininkai atliko integruotą suporuotų RNR sekų ir genotipo duomenų analizę ir nustatė keletą nuorašų, susijusių su su imunitetu susijusių ligų išsivystymo rizika. TRAILS nustatytų su liga susijusių transkriptų skaičius buvo didesnis nei plačiai naudojamas viešasis atlasas GENCODE, o tai rodo TRAILS naudingumą būtent imuninėms ląstelėms.
Profesorė Yuta Kochi, vyresnioji tyrimo autorė, paaiškina: „Mes panaudojome integracinę genetinę analizę, kad nustatytų su konkrečiomis ligomis susijusias izoformas. Šie su liga susiję nuorašai apima anksčiau nežinomus nuorašus, kurie kartu su išsamia nuorašo informacija mūsų didelėje duomenų bazėje leido galime daryti išvadą apie ligos mechanizmą“.
Dr. Jun Inamo, pirmasis autorius, sako: „Šios išvados pagerina mūsų supratimą apie alternatyvaus susijungimo ir ligos genetikos ryšį. Atskleidę anksčiau nežinomas izoformas ir ištyrę jų poveikį ligų keliams, mūsų tyrimas galėtų sudaryti sąlygas tikslingesniems veiksmingos intervencijos sudėtingoms ligoms gydyti“.
Šis tyrimas žymi esminį genominių tyrimų etapą, pabrėžiantį alternatyvaus susiliejimo supratimo svarbą, siekiant išsiaiškinti žmogaus genetikos sudėtingumą. Tai pagerina mūsų supratimą apie imuninės sistemos sudėtingumą ir ligų mechanizmus bei suteikia įžvalgų apie žmogaus genomo evoliuciją ir imuninės sistemos funkcijas. Siedama genominius duomenis su funkcine analize, TRAILS padeda mums suprasti imuninės sistemos sukeltų ligų ir kitų būklių, tokių kaip Alzheimerio liga, patologiją.
Taigi šiame tyrime padaryti atradimai gali pakeisti genominį lauką, suteikdami vilties patobulinti diagnostikos ir gydymo strategijas ateityje.