Полногеномное исследование, проведенное исследователями из Института Вистар, показывает, как наши клетки создают альтернативные версии транскриптов мРНК, изменяя то, как они "читать" ДНК. Исследователи говорят, что многие гены связаны с несколькими промоторами генов, что является преобладающим способом создания нескольких вариантов данного гена, например, с одними и теми же генетическими инструкциями.
Их результаты, опубликованные в журнале Genome Research, доступном в Интернете сейчас, показывают, как гены читаются в развивающемся и взрослом мозге, и выявляют изменения в чтении ДНК, которые сопровождают развитие мозга. Изменения в том, как клетка считывает ДНК, создают несколько вариантов РНК, что может привести к альтернативным формам белков (так называемым изоформам). Исследователи Wistar обнаружили множество новых генных продуктов, многие из которых альтернативно используются в процессе развития мозга. Они обнаружили, что гены, связанные с неврологическими расстройствами, продуцируют множество вариантов / изоформ в головном мозге и что изоформы, продуцируемые медуллабластомой, высокозлокачественной формой рака мозга, отличаются для некоторых генов от изоформ, обнаруженных в нормальном мозге взрослого человека.
"Если данный ген связан с несколькими промоторами, он создает несколько способов считывания гена в разных типах клеток или на разных стадиях развития. Следовательно, каждый ген может производить множество альтернативных продуктов, например братьев и сестер в семье, которые, вероятно, могут делать разные вещи в разное время (стадии развития) или в разных местах (клетки)," сказал Рамана Давулури, доктор философии.D., адъюнкт-профессор программы молекулярного и клеточного онкогенеза в Wistar и содиректор Центра системной и вычислительной биологии Wistar. "Подумайте о двух братьях ?? например, один пилот высокоскоростной реактивной авиалинии, а другой – водитель автобуса с гораздо более медленным темпом. Они оба возят людей на машинах, но представьте себе, какой ущерб они могут нанести, если поменяются местами на день."
Например, Давулури и его коллеги обнаружили в развивающемся мозге несколько генов, которые производят две или более изоформ транскрипта,. Для многих из этих генов, хотя одна изоформа продуцируется в более высоких дозах, другая изоформа полностью отсутствует на раннем этапе развития. Это поведение прямо противоположно для этих двух изоформ в зрелом мозге взрослого человека. В клетках, взятых из опухолей медуллобластомы, исследователи увидели, что соотношение этих изоформ больше похоже на развивающийся мозг, чем у нормальных взрослых, что может быть одним из способов аномального роста опухолевых клеток."
"Это также концептуальный сдвиг, который может сильно повлиять на то, как мы смотрим на болезни," сказал Давулури, который также является профессором Фонда здравоохранения Филадельфии в Wistar. "Наши результаты могут служить предупреждением о том, что нам нужно обращать внимание на конкретные изоформы белка, когда мы связываем ген с болезнью – мы могли бы производить лекарства, чтобы атаковать белковый продукт, скажем, онкогена, только для того, чтобы на самом деле нацеливаться не на то. изоформа белка."
По словам Давулури, их результаты демонстрируют, что наши клетки продуцируют большинство альтернативных изоформ, в основном, изменяя то, как они решают начать и закончить чтение гена в самом начале. То есть разные промоторы сообщают клетке, какую версию данного гена нужно читать, а изоформы преимущественно не создаются путем альтернативного сплайсинга, как это в значительной степени считается в научной литературе.
Исследователи Wistar могут создавать эти сложные ассоциации с помощью массивного параллельного (NextGen) секвенирования, технологии, которая позволяет ученым понять содержание ДНК и то, как она работает. Обширные базы данных, созданные с помощью данных секвенирования нескольких клеток и типов клеток, позволили исследователям просматривать общую сумму генома млекопитающих (все гены, содержащиеся в нашей ДНК) и рассматривать их в контексте всех других "омес" которые взаимодействуют с нашей ДНК. К ним относятся транскриптом (молекулы РНК, транскрибируемые из ДНК, в том числе транскрипты, кодирующие белки, и молекулы, предназначенные для других целей); промотером (известный "промотор гена" сайты в ДНК); и эпигеном (как можно изменить белки, обертывающие ДНК, чтобы повлиять на то, как клетка может получить доступ к конкретным генам и прочитать их).
"Используя данные геномики, полученные в нашей лаборатории, и объединив их с ранее опубликованными данными, мы смогли соединить некоторые в противном случае непредвиденные точки," Давулури сказал. "Мы больше не понимаем рабочий процесс наших генов просто как один ген к одной РНК к одному белку, а как нечто гораздо более сложное."