Sari la conținut
Clinica Stomatologica » Cercetătorii au descoperit secvențe rare de cod genetic care „dublează“ reglarea expresiei genelor în celule

Cercetătorii au descoperit secvențe rare de cod genetic care „dublează“ reglarea expresiei genelor în celule

Creierul și organele de reproducere masculine par că pot alege mai multe secvențe diferite de cod genetic pentru a produce o anumită proteină. Oamenii de știință spun că utilizarea acestor secvențe rare de cod genetic ar putea reprezenta un alt nivel de control în genom, esențial pentru fertilitate și evoluție.

La un deceniu de la descifrarea structurii ADN, spirala dublă formată din patru baze azotate, A (adenină), C (citozină), G (guanină) și T (timină), britanicul Francis Crick a continuat cercetările pentru a descifra secvențele intermediare, respectiv modul în care trei dintre aceste baze azotate dintr-o genă sunt transpuse în codon, o secvență intermediară formată doar din trei nucleotide, care reprezintă „rețeta” pentru formarea unui singur aminoacid, principalul bloc de construcție al unei proteine.

Ceea ce a fost izbitor la momentul respectiv și a rămas încă oarecum o enigmă, este faptul că acest nivel din ADN a folosit 61 de codoni de trei litere diferiți pentru a produce doar 20 de aminoacizi, ceea ce înseamnă că mulți codoni au fost sinonimi, descriind aceleași informații.

„Suntem învățați la orele de biologie că atunci când trecem de la o versiune la alta a codonului și aminoacidul nu se schimbă, avem de-a face cu ceea ce se numește o mutație tăcută. Adică, mutația nu contează. Cu toate acestea, atunci când cercetătorii au secvențiat organisme diferite, au identificat o ierarhizare, unii codoni fiind exprimați foarte frecvent, iar alții foarte rar. Această distribuție a codonilor poate varia între diferitele tipuri de țesut și de la un organism la altul“, a declarat lect univ. dr. Don Fox, profesor de farmacologie și biologie a cancerului la Duke School of Medicine.

Cercetătorii au vrut să afle dacă aceste exprimări de codoni rari joacă un rol în modul în care, spre exemplu, o celulă hepatică învață să desfășoare activități care țin de ficat și cum anume o celulă osoasă învață activități care țin de oase.

Ooamenii de știință au investigat codonii exprimați mai rar, folosind în laborator modele de Drosophila melanogaster, musculița de fructe. Cercetările au arătat că diferite țesuturi prezintă așa numite „codon bias-uri“, adică aceiași codoni diferiți apar în țesuturi diferite. Se știe că acești codoni rari încetinesc și chiar opresc producția de proteine. „Genele care prezintă o multitudine dintre acești codoni rari fac mult mai puține proteine“, a explicat dr. Fox.

Cercetătorii s-au aplecat în special asupra genei KRAS, despre care se știe că are un rol negativ în cancerul pancreatic și care prezintă o mulțime de codoni rari. Oamenii de știință s-au întrebat, de ce o mutație a cancerului ar încetini producția de proteine, când în mod normal o mutație canceroasă multiplică anumite celule.

„Se pare că, modul în care este proiectată genetic proteina KRAS, o face să fie foarte greu de produs“, a explicat dr. Fox.

Echipa de cercetători a dezvoltat un nou mod de a analiza utilizarea de către țesuturi a codonilor, pentru a vedea unde și cum pot fi folosiți codonii rari în musculițele de fructe, care au, probabil, cel mai cunoscut genom din știință. Specialiștii au efectuat o serie de experimente, variind codonii exprimați în gena KRAS, și au descoperit că modelele cu codoni rari au avut un efect dramatic asupra modului în care gena KRAS controlează semnalizarea între celule.

„Am realizat din acest experiment în domeniul cancerului că am putea adopta abordări similare pe care să le aplicăm la cercetarea noastră principală, și anume modul în care țesuturile decid ce codoni anume să folosească“, a menționat Fox.

În experimentele ulterioare, cercetătorii au descoperit că organele masculine de reproducere de la om și de la musculițele de fructe tolerează o mare diversitate de codoni, în timp ce ovarele musculițelor nu. De asemenea, și creierul musculițelor a tolerat o diversitate de codoni.

În mod particular, cercetătorii au identificat o genă cu un număr mare de codoni rari, RpL10Aa, care este mai nouă din punct de vedere evolutiv și ajută la construirea ribozomului, mecanismul de asamblare al proteinelor din celulă. În opinia cercetătorilor, codonii rari ai acestei gene își limitează activitatea doar la a face ca testiculele să fie mai tolerante la un număr mai mare de codoni, ceea ce ar putea avea un rol cheie în fertilitate.

„Modul în care testiculele par să permită exprimarea aproape a oricărei gene, pare să le transforme într-un teren de reproducere fertil, dacă vreți, pentru noi gene. Testiculele par a fi un loc în care tind să fie exprimate mai întâi genele mai tinere. Credem că este un fel de țesut mai permisiv care permite noilor gene să preia controlul. Ceea ce credem că se întâmplă este că acei codoni rari reprezintă o modalitate de a limita activitatea acestei gene tinere, din punct de vedere evolutiv, în testicule. Asta ar însemna ca acești codoni rari sunt un alt strat de control și reglaj fin în gene“, a explicat dr. Fox.

Alți specialiști cred că lucrarea este una inovatoare, identificând codonii ca factori de bază în reglarea expresiei unor gene specifice în țesuturile animale.

Cercetătorii au publicat lucrarea la începutul lunii mai în jurnalul online cu acces liber eLife.

Articolul Cercetătorii au descoperit secvențe rare de cod genetic care „dublează“ reglarea expresiei genelor în celule apare prima dată în 360medical.ro.