Nieuwe inzichten: mechanische krachten sturen genexpressie aan

AmsterdamWetenschappers ontdekken steeds meer over genexpressie door de fysieke krachten op DNA te bestuderen. Deze krachten worden vaak over het hoofd gezien in traditionele leerboeken, maar zijn cruciaal voor de transcriptie van genen. Aan de Clemson Universiteit onderzoekt Laura Finzi met haar team hoe mechanische spanning en torsie binnen de cel invloed hebben op RNA-polymerase, het eiwit dat DNA omzet in boodschapper-RNA.

Belangrijke bevindingen uit dit onderzoek zijn onder andere:

Mechanische krachten kunnen het transcriptieproces sturen door de werking van RNA-polymerase (RNAP) te beïnvloeden. RNAP kan op het DNA-sjabloon blijven zitten, zelfs na het voltooien van transcriptie, waardoor het mogelijk is om meerdere keren gebruik te maken van hetzelfde DNA-segment. De interactie tussen RNAP en DNA kan verschillend zijn, afhankelijk van de uitgeoefende kracht, wat aanzienlijke gevolgen kan hebben voor de hoeveelheid en regulatie van naburige genen.

Nieuw onderzoek met behulp van magnetische pincetten heeft aangetoond dat RNAP in bacteriën niet altijd loskomt nadat mRNA is aangemaakt. Dit gaat in tegen het gangbare idee dat RNAP na transcriptie van het DNA scheidt. In plaats daarvan kan RNAP mogelijk in omgekeerde richting bewegen of naar een ander startpunt gaan om een nieuwe transcriptie te beginnen. Dit proces, bekend als 'krachtgestuurde recycling', beïnvloedt welke genen herhaaldelijk worden gekopieerd.

Lees ook:

Vandaag · 11:25

Nieuw elektrolyt verbetert prestaties van solid-statebatterijen

Het onderzoek is cruciaal om te begrijpen hoe genen worden gereguleerd. Door mechanische krachten aan te passen, kunnen we mogelijk beter sturen wanneer en hoe genen worden in- of uitgeschakeld. Zo kan het veranderen van onderdelen van RNAP, zoals de subeenheden, de productie van ziekteverwekkende eiwitten stoppen of wijzigen. Het uiteinde van de alpha-subeenheid speelt een belangrijke rol bij het herkennen van promotorregio's, dus aanpassing van dit gebied kan een grote impact hebben op hoe transcriptie plaatsvindt.

Niet alle delen van het genoom worden op dezelfde manier of op hetzelfde moment gerecycled. Door deze verschillen te bestuderen, kunnen wetenschappers mogelijk een gedetailleerde kaart ontwikkelen die toont wanneer en waar deze recyclingprocessen plaatsvinden in verschillende celtypen en levensfasen. Dit kan ons begrip van genfuncties verbeteren en helpen bij het ontwikkelen van gerichte behandelingen.

Recente studies gaan verder dan alleen naar biologische chemische stoffen kijken, ze nemen nu ook fysieke krachten in overweging die genetische processen beïnvloeden. Dit laat zien dat genexpressie veranderlijker is dan we dachten, wat nieuwe mogelijkheden biedt voor onderzoek in de biochemie en geneeskunde. Door deze fysieke effecten beter te begrijpen, kunnen we wellicht nieuwe behandelingen ontwikkelen om problemen met genactivatie te corrigeren of aan te passen.