maanantai 22. huhtikuuta 2013

DNA:n kontrollipaneli


Tutkijat ovat löytäneet pitkiä DNA:n osia, jotka toimivat geenien kontrollipaneleina. Niitä näyttää olevan kaikissa soluissa. Näihin kontrollipaneleihin - supersäätimiin (superenhancers) - kiinnittyy monia proteiineja, jotka vaikuttavat lähellä olevien geenien ilmentymiseen. Aiheesta on julkaistu kaksi (1,2) tutkimusta Cell-tiedelehdessä.

(ZENTILIA/SHUTTERSTOCK)

Kaikissa kehon soluissa on (lähes) samanlainen geneettinen informaatio, mutta niissä ovat aktivoituneet eri geenit. DNA:ssa olevat lyhyitä pätkiä - säätimiä (enhancers) - jotka toimivat kytkimien tavoin laittaen geenin päälle, kun tietty proteiini kiinnittyy niihin. Lisäksi nämä säätimet tulevat entistä tehokkaammiksi, mikäli useita säätimiä liittyy yhteen. Syöpätutkija ja molempien tutkimusten vanhempi kirjoittaja Richard Young (Whitehead Institute, Cambridge, MA) on nimennyt nämä suuret ryhmittymät supersäätimiksi.

Jakob Lovén:n johtamassa tutkimuksessa tarkasteltiin syöpäsoluja, joiden hallitsematon kasvu johtui MYC-nimisestä geenistä. Tutkijat havaitsivat, että supersäätimiä oli syntynyt MYC-geenin lähelle ja että ne katalysoivat suuria määriä MYC-proteiinia. He havaitsivat myös, että supersäätimiä oli mahdollista häiritä, jolloin MYC-proteiinin määrä romahti. Warren White kollegoineen osoitti sitten, että tavalliset terveet solut näyttivät myös olevan riippuvaisia supersäätimistä.

Youngin mukaan supersäätimien virheherkkyys (fragility) saattaa tarjota tiedemiehille hedelmällisen väylän syöpätutkimukseen.

Youngin tutkimusryhmä löysi supersäätimet selvittäessään geneettistä arvoitusta. Vuonna 2011 oli raportoitu, että Brd4-proteiinin estäminen leukemiaa sairastavissa hiirissä romahdutti myös MYC-proteiinin määrän syöpäsoluissa ja esti niiden lisääntymisen. Mutta koska Brd4:n tiedetään auttavan säätimien aktivoinnissa myös terveissä soluissa, niin miksi Brd4-estäjillä ei ollut vaikutusta terveisiin soluihin? "Ajattelin, että ehkäpä Brd4 tekee jotain erityistä MYC-geenille, jota se ei tee muille geeneille," Young kertoo.

Lovén kollegoineen osoitti, että Brd4 sitoutui epätavallisen pitkiin DNA-juosteisiin. Säätimet ovat tavallisesti 500 emäsparia pitkiä, mutta Brd4 sitoutui yli 40 000 emäsparin pituisiin juosteisiin MYC-geenin lähellä.

Whyte kollegoineen osoitti sitten, että supersäätimet saattoivat toimia myös terveissä soluissa. He havaitsivat, että supersäätimet kontrolloivat kantasoluja monipotentteina - kyvykkäinä kehittymään moniksi erilaisiksi solutyypeiksi - ylläpitäviä geenejä. Supersäätimet kontrolloivat myös lihasproteiineja valmistavia geenejä.

Viime vuonna ENCODE-projekti raportoi, että se oli tunnistanut n. miljoonan säätimen kytkinpanelin ihmisen genomissa. Tutkimusryhmänsä havaintojen perusteella Young arvelee, että jotkut näistä säätimistä ei toimi yksin, vaan ne muodostavat suurempia ryhmiä. Näiden supersäätimien sijainti ja muoto vaihtelisi solutyypin mukaan, niin että geenit antavat jokaiselle solulle sille tunnusomaisen identiteetin (muodon). "Tämä näyttää erittäin hienolta (cool) biologiselta ilmiöltä, jossa säädinryhmittymät näyttävät toimivan yhteistyössä (as a unit)," John Stamatoyannopoulos, Washingtonin yliopiston (Seattle) syöpätutkija ja ENCODE-projektin päätutkija sanoo.

Naturen artikkeli kutsuu supersäätimiä aivoiksi (mastermind), jotka ohjaavat kaikkea solun toimintaa (running the show). Vielä vähän aikaa sitten nämä "aivot" olivat evoluution kuluessa kertynyttä ylijäämää, jota kutsuttiin "roska-DNA":ksi. Nyt se onkin "hieno biologinen ilmiö."

Merkille pantavaa on myös tutkijoiden havainto supersäätimien virheherkkyydestä. Pienikin poikkeama hienosäädetystä järjestyksestä johtaa ongelmiin solun ja eliön kannalta. Evoluutiolle ei tällaisen järjestyksen keskellä jää paljon tilaa, vaikka kehitysopin mukaan tämä miljoonan kytkimen kontrollipaneli on syntynyt sattumalta. Tuuria on kyllä täytynyt olla matkassa.



Lähde:

http://www.nature.com/news/super-powered-switches-may-decide-cell-fate-1.12794

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti