Niezwykłe siły mechaniczne a ekspresja genów

WarsawNaukowcy coraz lepiej rozumieją, jak geny są wyrażane, badając siły fizyczne działające na DNA. Siły te nie są szeroko omawiane w tradycyjnych podręcznikach, ale odgrywają kluczową rolę w transkrypcji genów. Na Uniwersytecie Clemson, zespół Laury Finzi bada, w jaki sposób napięcie mechaniczne i skręcenie wewnątrz komórki wpływają na polimerazę RNA, białko odpowiedzialne za przekształcanie DNA w matrycowy RNA.

Kluczowe wnioski z tego badania obejmują:

Mechaniczne siły mogą kierować procesem transkrypcji poprzez wpływ na zachowanie polimerazy RNA. Polimeraza RNA jest w stanie pozostać na matrycy DNA nawet po zakończeniu transkrypcji, co stwarza możliwość wielokrotnych rund transkrypcji z tego samego fragmentu DNA. Oddziaływanie polimerazy z DNA może się różnić w zależności od przyłożonej siły, co znacząco wpływa na obfitość i regulację sąsiednich genów.

Badacze wykorzystali magnetyczne pęsety, aby pokazać, że polimeraza RNA (RNAP) w bakteriach nie zawsze odpada po stworzeniu mRNA. To kwestionuje powszechne przekonanie, że RNAP oddziela się od DNA po transkrypcji. Zamiast tego, polimeraza RNA może cofać się lub kontynuować do innego punktu startowego, aby rozpocząć kolejną transkrypcję. Proces ten, nazwany „recyklingiem kierowanym siłą”, wpływa na to, które geny są wielokrotnie kopiowane.

Zobacz również:

Dzisiaj · 11:25

Przełomowy elektrolit poprawia wydajność baterii stałych

To badanie ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia kontroli nad genami. Dzięki zmianom w działaniu sił mechanicznych możemy lepiej kontrolować aktywację genów. Na przykład modyfikacja fragmentów polimerazy RNA, takich jak podjednostki, może zahamować lub zmienić produkcję białek powodujących choroby. Końcowa część podjednostki alfa odgrywa istotną rolę w identyfikacji regionów promotorowych, więc jej zmiana może mieć duży wpływ na przebieg transkrypcji.

Nie wszystkie fragmenty genomu są poddawane recyklingowi w ten sam sposób i w tym samym czasie. Analizując te różnice, naukowcy mogą opracować szczegółową mapę pokazującą, kiedy i gdzie zachodzą procesy recyklingu w różnych typach komórek i etapach życia. Może to poprawić nasze zrozumienie funkcjonowania genów oraz pomóc w opracowywaniu celowanych terapii.

Naukowcy idą dalej niż tylko badanie związków chemicznych w organizmach i zaczynają uwzględniać fizyczne siły wpływające na procesy genetyczne. To odkrycie ukazuje, że ekspresja genów jest bardziej zmienna, niż się spodziewano, co otwiera nowe możliwości w badaniach biochemicznych i medycynie. Zrozumienie tych fizycznych oddziaływań może prowadzić do opracowania nowych terapii pozwalających na naprawę bądź modyfikację aktywacji genów.