Молекула ДНК несет информацию в виде последовательности из четырех нуклеотидных оснований, аденина (A), цитозина (C), гуанина (G) и тимина (T), которые можно рассматривать как буквы геномного языка. Короткие последовательности букв образуют «слова ДНК», которые определяют, когда и где в организме вырабатываются белки.Почти все клетки человеческого тела содержат буквы в одном и том же порядке.
Однако разные гены активны (экспрессируются) в разных типах клеток, что позволяет клеткам выполнять свои специализированные функции, например, как клетка мозга или мышечная клетка. Ключ к регуляции этого гена лежит в специализированных ДНК-связывающих белках — факторах транскрипции — которые связываются с последовательностями и активируют или подавляют активность гена.
Буква C в ДНК существует в двух формах: цитозин и метилцитозин, которые можно рассматривать как одну и ту же букву с акцентом и без него (C и C). Метилирование оснований ДНК — это тип эпигенетической модификации, биохимического изменения в геноме, которое не меняет последовательность ДНК. Два варианта C не влияют на типы белков, которые могут быть произведены, но они могут иметь большое влияние на то, когда и где эти белки производятся.
Предыдущие исследования показали, что области генома, где метилирован C, обычно неактивны, и что многие факторы транскрипции неспособны связываться с последовательностями, содержащими метилированный C.Проанализировав сотни различных факторов транскрипции человека, исследователи из Каролинского института в Швеции обнаружили, что некоторые факторы транскрипции действительно предпочитают метилированный C. К ним относятся факторы транскрипции, которые важны для эмбрионального развития, а также для развития рака простаты и колоректального рака.
«Результаты показывают, что такие« главные »регуляторные факторы могут активировать области генома, которые обычно неактивны, что приводит к формированию органов во время развития или инициированию патологических изменений в клетках, которые приводят к таким заболеваниям, как рак», — говорит профессор Юсси Тайпале из отдела медицинской биохимии и биофизики Каролинского института, который руководил исследованием.Результаты открывают путь для взлома генетического кода, который контролирует экспрессию генов, и будут иметь широкое значение для понимания развития и болезней.
Доступность геномной информации, относящейся к болезням, растет с экспоненциальной скоростью.«Это исследование определяет, как модификация структуры ДНК влияет на связывание факторов транскрипции, и это расширяет наше понимание того, как гены регулируются в клетках, и помогает нам расшифровать грамматику, записанную в ДНК», — говорит профессор Тайпале.