Ny forskning: mekaniska krafter styr genuttryck i celler

StockholmForskare upptäcker mer om genuttryck genom att studera de fysiska krafter som verkar på DNA. Dessa krafter är inte väl beskrivna i traditionella läroböcker, men de är viktiga för genens transkription. Vid Clemson University forskar Laura Finzi och hennes team om hur mekanisk spänning och vridning i cellen påverkar RNA-polymeras, proteinet som omvandlar DNA till budbärar-RNA.

Viktiga resultat från denna studie är:

Mekaniska krafter kan styra transkriptionsprocessen genom att påverka hur RNAP beter sig. RNAP kan stanna kvar på DNA-mallen även efter att ha avslutat transkriptionen, vilket kan möjliggöra flera omgångar av transkription från samma DNA-segment. RNAP:s interaktion med DNA kan variera beroende på den tillämpade kraften, vilket i sin tur kan påverka mängden och regleringen av intilliggande gener.

Forskningen använde magnetiska pincetter för att visa att RNAP i bakterier inte alltid lossnar efter att ha skapat mRNA. Detta utmanar den vanliga uppfattningen att RNAP separerar från DNA efter transkription. Istället kan RNAP röra sig bakåt eller fortsätta till en annan startpunkt för att börja en ny transkription. Denna process, kallad "kraftstyrd återvinning", påverkar vilka gener som kopieras om och om igen.

Läs också:

Idag · 11:25

Elektrolytgenombrott: förbättrar batteriprestanda totalt

Denna studie är avgörande för att förstå hur gener regleras. Genom att ändra mekaniska krafter kan vi potentiellt bättre styra när och hur gener aktiveras eller inaktiveras. Till exempel kan en förändring av delar av RNAP, som dess subenheter, kunna stoppa eller förändra produktionen av sjukdomsframkallande proteiner. Den yttersta delen av alfa-subenheten är viktig för att identifiera promotorregioner, så en modifiering av detta område kan ha stor påverkan på hur transkriptionen sker.

Alla delar av genomet återvinns inte på samma sätt eller vid samma tidpunkt. Genom att studera dessa skillnader kan forskare skapa en detaljerad karta som visar när och var dessa återvinningsprocesser sker i olika celltyper och livsstadier. Detta kan förbättra vår förståelse för hur gener fungerar och hjälpa till att utveckla skräddarsydda behandlingar.

Ny forskning går utöver att bara undersöka biologiska kemikalier genom att också beakta fysiska krafter som påverkar genetiska processer. Detta avslöjar att genuttryck är mer förändringsbart än vi tidigare trott, vilket öppnar för nya möjligheter inom biokemi och medicin. Genom att förstå dessa fysiska effekter kan vi kanske utveckla nya behandlingar för att åtgärda eller justera problem med hur gener aktiveras.