Oamenii de știință au rescris doar înțelegerea noastră despre epigenetică

Oamenii de știință au descoperit un nou mod prin care celulele își controlează genele – și poate rescrie înțelegerea noastră despre „epigenetică”.

Epigenetică este o formă de modificare a ADN -ului care nu afectează în sine secvența de ADN. În schimb, descrie când grupurile chimice se atașează la gene specifice, schimbând astfel sau opriți aceste gene sau schimbând forma 3D a cromozomilor.

Acum, într -un studiu publicat pe 17 ianuarie în Jurnal Celulăoamenii de știință au descoperit o metodă cu totul nouă de reglare a genelor care implică modificări epigenetice făcute atât pentru ADN, cât și pentru vărul său molecular ARNîn același timp.

Așteptând cu nerăbdare, cercetătorii doresc să despacheteze modul în care acest nou tip de control al genelor se raportează la cancer.

„Este cu adevărat interesant să descoperim un astfel de mecanism nou, extinzându -ne în continuare înțelegerea reglementării genelor”, Kathrin PlathDirectorul Epigenomics, ARN și reglementarea genelor la UCLA, care nu a fost implicat în studiu, a declarat Live Science într -un e -mail.

Înrudite: Celulele spermatozoizi poartă urme de stres din copilărie, studiul epigenetic găsește

Un nou strat de reglare a genelor

Un tip comun de Modificare epigenetică este metilare, care descrie adăugarea unei molecule numite a Grupa metil la ADN sau histone – proteine ​​pe care ADN -ul se înfășoară pentru a deveni mai compacte și se încadrează în nucleu. O proteină numită Dnmt1 Adăugă aceste molecule la ADN, iar activitatea sa poate transforma expresia genelor în sus sau în jos, în funcție de locul în care o genă dată este metilată.

În ultimii ani, cercetătorii au descoperit, de asemenea, acel ARN – O moleculă care transformă instrucțiunile de la ADN în celulă pentru a face proteine ​​- poate fi, de asemenea, modificată. Acest lucru se face în principal de un complex proteic numit Mettl3-mettl14. Această metilare poate destabiliza molecula de ARN, reducând cantitatea de proteine ​​realizate.

Fiecare celulă din corp folosește atât ARN, cât și metilarea ADN -ului pentru a regla expresia genelor. Cu toate acestea, s -a presupus anterior că aceste procese au funcționat independent. Noul studiu pune în discuție această presupunere.

În studiu, oamenii de știință s -au uitat la celulele stem embrionare de șoarece și au cartografiat locațiile ADN -ului și metilării ARN pe măsură ce celulele s -au dezvoltat. Ei au descoperit că mii de gene și moleculele lor de ARN complementare conțineau ambii markeri de metilare.

Prin experimente suplimentare, echipa a constatat că complexul METTL3-METTL14 care interacționează cu ARN-ul recrutează și se leagă fizic de DNMT1, proteina care etichetează ADN-ul. Acest complex nou, mai mare poate apoi metilat aceeași genă la nivelul ADN -ului sau ARN. Acest lucru permite celulei să-și regleze în continuare reglarea genelor în timpul diferențierii celulelor-un proces prin care o celulă stem își asumă o identitate specifică, devenind o celulă inimii sau pulmonare, de exemplu.

Studiile anterioare au arătat conexiuni clare între Modificări ADN și histonăprecum și între Modificări ale histonei și ARN.

„Deci, de ce o celulă nu ar conecta și o modificare epigenetică a ADN -ului și o modificare epigenetică a ARN?” a spus coautorul studiului François fuksdirector al ULB Cancer Research Center din Belgia. -[Our study shows] Legătura directă între metilarea ADN și modificarea ARN care nu a mai fost văzută până acum ”, a spus el pentru Live Science.

Potrivit Fuks, acest studiu are unele limitări, și anume, că se concentrează mai ales pe diferențierea celulelor stem embrionare. Modificările ADN și ARN au fost separat caracterizate în celulele stem în studiile anterioare, așa că a avut sens ca cercetătorii să înceapă cu ele. Dar aceste aceleași tipuri de modificări ADN și ARN sunt prezente în toate tipurile de celule.

„Văzând asta, este foarte puțin probabil ca [this mechanism] va fi doar în celulele ES „, a spus Fuks.

Această descoperire contestă părerea consacrată că aceste procese de modificare a ARN-ului și ADN sunt complet separate și sugerează că poate avea implicații mai largi în biologia și bolile umane. În acest scop, Fuks și echipa sa încearcă să stabilească modul în care acest nou mecanism se raportează la cancer.

Dacă coordonarea ADN -ului și ARN epigeneticii este aruncată, puteți ajunge cu prea mult sau prea puțin dintr -o proteină, a sugerat Fuk. „Acum, o proteină cheie va fi exprimată la un nivel prea ridicat”, a spus el.

Sunt deja Terapii aprobate care inhibă metilarea ADN -ului și există un Studiu clinic în fază timpurie Testarea inhibiției de metilare a ARN -ului ca tratament pentru cancer. Fuks și echipa sa testează potențialul de a combina aceste terapii existente pentru a îmbunătăți rezultatele pacienților. Datele preliminare din studiile lor de laborator sugerează această strategie ar putea fi utilă pentru pacienții cu leucemie.

Cel puțin în vasele Petri, „putem reveni la evoluția cancerului de celule leucemice prin adăugarea acestor două medicamente împreună”, a spus Fuk. „În cele din urmă, în linie, de ce nu am putea combina aceste două medicamente pentru a trata pacienții?”