Dodano: 10 sierpień 2023r.

Interakcje dalekiego zasięgu podczas zwijania genomu

Nowy mechanizm zwijania genomu u muszek owocowych odkrył międzynarodowy zespół z udziałem Polaków. Elementy genomu łączą się w pary pomimo znacznych odległości, tworząc metapętle. Geny z nimi związane odpowiadają za ważne procesy rozwoju neuronalnego.

Testy laboratoryjne

 

W trójwymiarowej architekturze zwijania genomu interpretowana jest informacja genetyczna. W skład genomu wchodzą geny oraz ich elementy regulatorowe. Chromosomy w jądrze komórkowym są tak organizowane, żeby elementy regulatorowe znajdowały się w pobliżu regulowanych przez nie genów - wyjaśniają na stronie internetowej Uniwersytetu Warszawskiego polscy uczestnicy badań.

Dodają, że trójwymiarowa organizacja genomu zachodzi w wielu skalach. Jedną z nich są dobrze rozgraniczone domeny fizycznych interakcji, znane jako domeny chromatynowe. Są to podstawowe jednostki organizacji genomu u wielu gatunków - od drożdży po człowieka.

Metadomeny

Nieopisany wcześniej poziom zwijania genomu przedstawił zespół pod kierownictwem prof. Marii Cristiny Gambetty z Uniwersytetu w Lozannie, dr. Aleksandra Jankowskiego z Instytutu Informatyki Uniwersytetu Warszawskiego oraz prof. Michaela S. Levine’a z Uniwersytetu Princeton. W pracach uczestniczyła doktorantka Patrycja Rosa. Wyniki badań zostały zaprezentowane w artykule na łamach czasopisma "Cell" (DOI: 10.1016/j.cell.2023.07.008).

Naukowcy odkryli, że w układzie nerwowym muszki owocowej Drosophila melanogaster odległe pary domen oddziałują między sobą na odległość nawet połowy chromosomu, tworząc tzw. metadomeny.

W ich obrębie określone promotory genów i elementy regulatorowe są zbliżone do siebie, mimo że znajdują się w odległości kilkudziesięciu domen topologicznych od siebie, mierząc wzdłuż chromosomu. Geny związane z tymi metapętlami są odpowiedzialne za ważne procesy rozwoju neuronalnego, w tym za naprowadzanie aksonów i adhezję komórkową.

Nowy mechanizm zwijania genomu

- Metapętle wykazują wysoki stopień ewolucyjnego zachowania pomiędzy dwoma odległymi gatunkami muszek. Końce tych metapętli rozpoznają się nawzajem pomimo różnicy w odległościach genomowych między odpowiadającymi miejscami w genomach obu gatunków – mówi dr Aleksander Jankowski z Instytutu Informatyki UW, cytowany w komunikacie uczelni.

Badacze przewidywali, że za tworzenie metadomen odpowiada wiele czynników transkrypcyjnych, które są w stanie łączyć się w pary pomimo znacznych odległości. W trakcie eksperymentu wykazali, że dwa czynniki transkrypcyjne, GAF i CTCF, odgrywają bezpośrednią rolę w tym procesie.

Zaobserwowali również względną prostotę interakcji metadomen u muszek owocowych, w porównaniu z innymi interakcjami opisanymi wcześniej u ssaków.

Nowy mechanizm zwijania genomu ma znaczenie w regulacji transkrypcji genów neuronalnych. Naukowcy spodziewają się, że genomy mogą zwijać się tworząc wiele wysoce wyspecjalizowanych struktur przestrzennych, które umożliwiają interakcje regulacyjne dalekiego zasięgu.

 

Źródło: www.naukawpolsce.pl, fot. Pixabay