Cercetătorii de la Universitatea Cornell au descoperit un mecanism crucial în modul în care genele sunt controlate prin studiul drojdiei, un organism simplu care este necesar pentru producția de bere și pâine.
Transcripția genelor, procesul complex prin care celulele umane citesc informațiile genetice codificate în ADN, se credea anterior a fi activată doar atunci când anumiți factori de reglementare au călătorit la anumite secvențe de ADN. Un grup de oameni de știință de la Cornell a descoperit că anumite gene au deja factorii și cofactorii de reglare a transcripției, dar sunt într-o stare latentă, potrivit unui studiu recent publicat în revista Genes & Development. Aceste gene „în poziție” devin extrem de active atunci când sosesc semnalele adecvate.
Cercetătorii au folosit tehnici CRISPR pentru a șterge elemente ale mașinii de transcripție a drojdiei pentru a investiga cuprinzător rolul lor în reglarea genelor. Deoarece drojdia și oamenii folosesc aceleași mașini moleculare pentru a-și controla genele, drojdia este un model excelent pentru înțelegerea reglării genelor umane.
„Este ca în jocul Jenga, în care scoți un bloc de lemn dintr-un turn de blocuri și vezi dacă totul se prăbușește. Așa aflăm cum funcționează mașinile proteice în interiorul celulelor”, a spus B. Franklin Pugh, profesor de biologie moleculară și genetică la Colegiul de Arte și Științe din Philadelphia.
Cercetătorii au identificat două clase de gene de drojdie, pe baza modului în care sunt reglementate. Primul și cel mai mare grup oferă funcții de bază de menaj, permițând celulelor să trăiască și să crească. Aceste gene sunt întotdeauna „pornite” la niveluri foarte scăzute, deoarece mașinile de transcripție își găsesc greu drumul către fiecare genă.
A doua clasă, genele „inductibile”, are un întreg grup de proteine asamblate în apropiere. Când este declanșat de semnale de mediu, acest grup echilibrat oferă o mână de ghidare pentru mașinile de transcriere. Acest lucru are ca rezultat niveluri ridicate de transcripție indusă.
„Valoarea de a fi echilibrat este că anumite gene, cum ar fi genele de răspuns de mediu, pot răspunde rapid la un mediu în schimbare; de exemplu, atunci când drojdia întâlnește și metabolizează zaharurile din pâine, determinând aluatul de pâine să crească”, a spus Pugh. Procese metabolice similare au loc în celulele umane atunci când alimentele sunt consumate. „Cu această lucrare, am ajuns în sfârșit la întrebarea de bază despre cum acești factori de transcripție specifici genei care detectează mediul recrutează mașinile de transcripție de bază”, a spus el. „Nu am putut răspunde complet la întrebarea din această lucrare, dar am obținut o perspectivă solidă asupra modului în care funcționează acest proces.”
În lucrările anterioare conexe, Pugh a cartografiat locuri precise de legare a peste 400 de proteine cromozomiale diferite din genomul drojdiei, dintre care majoritatea reglează expresia genelor.
„Bazându-ne pe ani de cercetări existente și combinarea acestora cu instrumente moderne și elegante de genomică, am reușit să umplem golurile în cunoștințele actuale, precum și să facem noi descoperiri”, a spus primul autor Chitvan Mittal, asociat de cercetare la Institutul Baker pentru Sănătatea Animalelor la Colegiul de Medicină Veterinară.
Articol de Izabela Constantin
