Geny są kontrolowane przez nano „piłki futbolowe” – odkrycie Brytyjczyków

Badacze z York Uniwersytetu przypadkowo odkryli, że geny są kontrolowane nie przez pojedyncze cząsteczki ale przez struktury z wyglądu przypominające piłkę futbolową,  10 milionów razy mniejsze niż piłka średniego rozmiaru. Poprzez umieszczenie drobnych świecących sond na czynnikach transkrypcyjnych – białkach wiążących DNA wewnątrz komórek badano jakie czynniki sprawują kontrolę nad włączaniem i wyłączaniem genów.

Najbardziej zdumiewającym odkryciem jest fakt, że czynniki transkrypcyjne nie działają jako pojedyncze cząsteczki jak wcześniej przypuszczano, ale jako sferyczne klastry składające się od 7 do 10 cząsteczek przypominających piłki futbolowe o grubości około 30 nanometrów. Odkrycie tych nano piłeczek  pozwoli bliżej przyjrzeć się w jaki sposób funkcjonują geny i dostarczyć informacji związanych z procesami powstawania zaburzeń genetycznych, w tym raka.

Badania finansowane przez Biotechnology and Biological Sciences Research Council przeprowadzili naukowcy z Uniwersytetu w York przy współpracy badaczy z Uniwersytetu w Göteborgu i Chalmers University of Technology w Szwecji wykorzystując najnowocześniejszą aparaturę i super rozdzielcze mikroskopy pozwalające oglądać zachowanie nano cząsteczek w czasie rzeczywistym.

Do badań użyto komórek drożdży piwowarskich i piekarniczych.

Oglądanie od środka wnętrza pojedynczych komórek w czasie rzeczywistym zapiera dech w piersiach.
Nie mieliśmy pojęcia, że właśnie odkrywamy czynniki transkrypcyjne działające w układach klastrowych.
Wszystkie podręczniki podają, że geny są włączane i wyłączane przez pojedyncze cząsteczki, a nie te szalone nano piłeczki, które mieliśmy możliwość obserwować – powiedział szef zespołu badawczego prof. Mark Leake z Katedry Fizyki Biologicznej NYU

Uczeni przypuszczają, że proces klastrowania został wymyślony przez naturę po to, by czynniki transkrypcyjne mogły jak najszybciej dotrzeć do docelowych genów.

Profesor Leake dodał: Odkryliśmy, że wielkość tych nano – piłek futbolowych jest zbliżona do luk między DNA wbitymi w komórkę. Helisy DNA wewnątrz jądra komórkowego DNA są jeszcze bardziej ściśnięte w układzie przypominającym sieć rybacką.  Wielkość tej siatki jest zbliżona do rozmiaru nano piłeczek.
Oznacza to, że nasze piłeczki mogą przemieszczać się wzdłuż segmentów DNA, przeskakując do pobliskich segmentów by odszukać geny szybciej sterujące czynnościami komórek. Innymi słowy, komórki mogą szybciej reagować dostrajając się do sygnałów z zewnątrz, co jest olbrzymią zaletą w walce o przetrwanie.

Jeśli pojedyncze geny są włączone wyspecjalizowane mechanizmy molekularne komórek odczytują kod genetyczny przekształcając go w pojedynczą cząsteczkę białka.
Proces kontroli nad włączaniem lub wyłączaniem genów w dowolnym punkcie czasowym ma kluczowe znaczenie dla całego życia. Jeśli wyrywa się spod kontroli może prowadzić do niekontrolowanego podziału komórek, raka i wielu chorób.

Kolejne badania mają zostać przeprowadzone na bardziej złożonych typach komórek, a docelowo na komórkach ludzkich.

Źródła:
www.york.ac.uk
www.sciencedaily.com