Badacze z Northwestern University oraz z projektu 4D Nucleome opracowali najdokładniejsze jak dotąd mapy trójwymiarowej organizacji genomu i jej zmian w czasie.

Jak wyjaśniają, wyniki uzyskane na podstawie badań ludzkich embrionalnych komórek macierzystych oraz fibroblastów dają obraz tego, jak geny wchodzą ze sobą w interakcje, jak części DNA się fałdują i jak zmieniają swoje położenie w trakcie funkcjonowania i podziału komórek. Mapa pokazuje też, jak struktura genomu różni się między komórkami.

„Poznanie, w jaki sposób genom fałduje się i reorganizuje w trzech wymiarach, jest kluczowe dla zrozumienia, jak funkcjonują komórki” - mówi prof. Feng Yue, współautor badania przedstawionego w magazynie „Nature”, cytowany w materiałach prasowych.

„Mapy te dają nam bezprecedensowy wgląd w to, jak struktura genomu pomaga regulować aktywność genów w przestrzeni i czasie” – tłumaczy.

Badacze wyjaśniają, że DNA nie ma postaci prostej „drabiny” z genetycznym kodem, zwija się w pętle i tworzy różne sektory. Te fizyczne interakcje mogą decydować o tym, które geny się włączają lub wyłączają, wpływając na wszystko, co się dzieje w komórce – od jej rozwoju, przez działanie, po choroby.

„Ponieważ większość wariantów genów powiązanych z chorobami człowieka znajduje się w niekodujących regionach genomu, kluczowe jest zrozumienie, jak te warianty wpływają na ekspresję istotnych genów i przyczyniają się do rozwoju chorób” – wyjaśnia prof. Yue.

Jak podkreśla, znajomość trójwymiarowej organizacji genomu tworzy silne ramy do przewidywania, które geny mogą być dotknięte przez te patogenne warianty.

Praca ta pokazuje rosnącą świadomość tego, że funkcji genomu nie da się zrozumieć wyłącznie poprzez odczyt jego sekwencji - liczy się także jego kształt. Ujawniając powiązania między fałdowaniem DNA, pętlami w genomie, aktywnością genów i zachowaniem komórek, badanie pozwala bardziej całościowo spojrzeć na to, jak instrukcje genetyczne działają wewnątrz żywych komórek.

Naukowcy mają nadzieję, że te nowe narzędzia pomogą w rozszyfrowaniu, w jaki sposób nieprawidłowe fałdowanie genomu przyczynia się do rozwoju nowotworów, zaburzeń rozwojowych i innych schorzeń.

Pomoże to utorować drogę diagnostyce i terapiom opartym na genomice strukturalnej – uważają naukowcy.

„Po zaobserwowaniu zmian w trójwymiarowej organizacji genomu w różnych nowotworach, w tym w białaczce i guzach mózgu, naszym kolejnym celem jest zbadanie, jak można w te struktury precyzyjnie celować i modulować je za pomocą leków, takich jak inhibitory epigenetyczne” - mówi prof. Yue.

Marek Matacz (PAP)

mat/ bar/