Nowe badanie: ciche mutacje wpływają na ekspresję sąsiednich genów

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Notre Dame odkryli, że ciche mutacje, które nie zmieniają aminokwasu kodowanego przez kodon, mogą mieć znaczący wpływ poza swoim oryginalnym genem. Wcześniej uważano, że te mutacje są nieistotne. Jednak nowe badania opublikowane w „Proceedings of the National Academy of Sciences” pokazują, że to założenie jest błędne.

Zespół przeprowadził eksperymenty na bakteriach E. coli, zmieniając gen CAT, aby stworzyć dziewięć różnych wersji różniących się jedynie sekwencją DNA, ale nie białkiem, które kodują. Spośród tych dziewięciu wersji, odkryto, że cztery wpływały na ilość produkowanego białka CAT, ujawniając niespodziewany wpływ na ekspresję genów. Zmiany te miały także wpływ na transkrypcję RNA, co dostarczyło nowych informacji na temat tego procesu.

Mutacje synonimiczne mogą tworzyć ukryte miejsca transkrypcji, które wprowadzają polimerazę RNA w błąd. W wyniku tego polimerazy syntetyzują RNA, które zawiera fragmenty sąsiadujących genów.

Ten błąd może prowadzić do zwiększonej produkcji białek z pobliskich genów, co wcześniej nie było brane pod uwagę. To przeczy przekonaniu, że jedynie mutacje zmieniające strukturę białka są istotne.

Zobacz również:

Dzisiaj · 02:56

Owocowe fermentacje: kombucha w nowym wydaniu

Odkrycie to ma szerokie implikacje. Oznacza, że być może będziemy musieli zmienić nasze podejście do diagnozowania i leczenia chorób genetycznych. Choroby, które uważano za spowodowane wyłącznie szkodliwymi zmianami genetycznymi, mogą również obejmować zmiany, które dotąd wydawały się nieszkodliwe. Ma to również wpływ na terapię genową. Techniki takie jak CRISPR, które naprawiają szkodliwe zmiany w genach, mogą potrzebować uwzględnienia zmian wyglądających na nieszkodliwe, które mimo to mogą powodować problemy.

Nasza wiedza o kodzie genetycznym i tworzeniu białek stale się rozwija. Wcześniej sądziliśmy, że kod genetyczny jest niezmienny w swojej roli tworzenia białek. Obecne badania pokazują, że jest on bardziej aktywny i wchodzi w interakcje ze środowiskiem komórkowym. Przyszłe badania powinny zbadać, w jaki sposób rozwijają się ukryte miejsca transkrypcji i jaki wpływ mogą mieć na inne geny.

Algorytmy uczenia maszynowego mają obecnie trudności z precyzyjnym rozpoznawaniem tych ukrytych miejsc wiązania. Wskazuje to na konieczność udoskonalenia naszych modeli obliczeniowych genomu oraz opracowanie bardziej zaawansowanych algorytmów do dokładniejszego przewidywania tych interakcji.

Badanie wskazuje, że konieczne jest opracowanie lepszego modelu do zrozumienia mutacji genetycznych. Zamiast dzielić je jedynie na dwie grupy: synonimiczne i niesynonimiczne, badania pokazują, że zmiany genetyczne istnieją na spektrum. Dzięki temu możemy lepiej pojąć zaburzenia genetyczne i opracować skuteczniejsze terapie.