• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Nowe białko zaangażowane w sterowanie genetyczne

    23.11.2009. 15:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Międzynarodowy zespół naukowców zidentyfikował nowe białko nazwane BAHD1, które może zmienić strukturę chromosomu i jest odpowiedzialne za wyciszanie ekspresji genów. Wyniki badań, które pogłębią naszą wiedzę na temat regulacji genów, zostały opublikowane w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Badania były częścią ośmioletniego, finansowanego ze środków unijnych, projektu ERA-NET PATHOGENOMICS (Transeuropejska współpraca i koordynacja sekwencjonowania genomu oraz genomiki funkcjonalnej mikroorganizmów chorobotwórczych u człowieka), który uzyskał wsparcie w kwocie 3 mln EUR z Szóstego Programu Ramowego (6PR) i będzie realizowany do 2012 r.

    Badania prowadzono w ramach współpracy 15 partnerów, w tym paryskiego Instytutu Pasteura z siedzibą we Francji, francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS), francuskiego Narodowego Instytutu Badań Rolniczych (INRA) oraz niemieckiego instytutu badawczego Forschungszentrum Jülich.

    Rozwój komórki nowotworowej jest wynikiem zmiany w genach, a przez to w związkach chemicznych komórki. Jedną z takich ścieżek, prowadzących do nowotworu, odkryto w wyniku badania rozwoju embrionalnego. Dorosłe komórki muszą być zastępowane, aby utrzymać tkanki i organy w dobrym zdrowiu. Niemniej w przypadku embriona wszystkie organy rozwijają się "od zera". Wydaje się, że przebudzenie genów, które są aktywne jedynie w embrionie może być kluczem do rozwoju nowotworu.

    Ekspresja genów to sposób, w jaki geny wyrażają swój niepowtarzalny kod genetyczny. Wszystkie komórki mają identyczny zestaw genów, ale poszczególne typy komórek są zasadniczo w stanie wykorzystywać wyłącznie te geny, które są bezpośrednio związane z ich funkcją. Czasami ten system zawodzi i pojawia się ekspresja patologicznych wariantów genów, która może doprowadzić do zaburzeń genetycznych lub nowotworu.

    Wszystkie komórki w jakimkolwiek organizmie - czy będzie to człowiek, roślina kwiatowa, drzewo czy zwierzę - dysponują tymi samymi zestawami informacji genetycznej, której ekspresja zachodzi na wiele różnych sposobów. Na przykład skóra, włosy i zęby człowieka są zbudowane z różnych tkanek, niemniej geny, które dostarczyły informacji kodujących do powstania tych organów wykonują tę samą pracę. Mogą one wytworzyć tak różne organy na podstawie tego samego kodowania genetycznego, ponieważ każdy typ komórki aktywuje wyłącznie niewielki zestaw genów, co oznacza, że każdy jest niepowtarzalny.

    Komórki wybierają, które geny aktywować poprzez regulowanie struktury substancji zwanej chromatyną, materiału genetycznego składającego się z łańcuchów białek i DNA budujących nasze chromosomy. Łańcuchy chromatyny mogą być ułożone w zwarte "grudki", co wycisza geny, ale mogą być również ułożone luźniej, aby je aktywować. Zatem zidentyfikowanie czynników regulujących strukturę chromatyny ma zasadnicze znaczenie, gdyż zmiana tej struktury może doprowadzić do zaburzeń neurologicznych, nowotworu czy wad rozwojowych.

    Odkrycie białka BAHD1 przez zespół naukowców stanowi krok w dobrym kierunku, gdyż jego obecność w komórce wycisza gen IGF2, którego główna aktywność przypada na okres rozwoju embrionalnego. Gen IGF2 (insulinopodobny czynnik wzrostu) zaangażowany w rozwój embrionalny jest zwykle nieaktywny u zdrowych osobników dorosłych, ale w wielu typach nowotworów aktywuje się, powodując proliferację komórek, które mogą doprowadzić do powstania nowotworu.

    "Odkrycie zespołu BAHD1 pogłębia wiedzę na temat sposobu regulacji genów w komórkach naszego organizmu" - mówi dr Marion Karrasch-Bott z niemieckiego ośrodka badawczego Forschungszentrum Jülich, koordynatorka projektu PathoGenoMics. "Taka wiedza może przyczynić się do opracowania nowych sposobów leczenia nowotworów, ukierunkowanych na ponowne wyciszenie aktywowanych genów, lub nowych markerów prognostycznych."

    rdo: CORDIS

    informacji: PATHOGENOMICS: http://www.pathogenomics-era.net/index.php Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS): http://www.pnas.org/ Forschungszentrum Jülich: http://www.fz-juelich.de/portal/ Teksty pokrewne: 30384 Kategoria: Wyniki projektów
    Źródło danych: PNAS
    Referencje dokumentu: Bierne, H., et al. (2009). Human BAHD1 promotes heterochromatic gene silencing. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.0901259106.
    Indeks tematyczny: Koordynacja, wspólpraca; Nauki biologiczne; Medycyna, zdrowie; Badania Naukowe RCN: 31494   W góre . O tym serwisie . Serwisy CORDIS . Helpdesk . © . Ważne informacje prawne Administratorem witryny CORDIS jest Urząd Publikacji

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Geny kodujące białka mechanizmów naprawy DNA człowieka: DNA komórki jest stale narażone na czynniki uszkadzające. Sprawnie działające mechanizmy naprawy DNA funkcjonują w komórkach organizmów zarówno prokariotycznych jak i eukariotycznych. Badania genomu ludzkiego pozwoliły zidentyfikować szereg genów kodujących białka biorące udział w różnorodnych mechanizmach naprawy DNA. Poznano dotąd ponad 130 genów o takiej, udowodnionej lub prawdopodobnej, funkcji. Nowe geny naprawy DNA są ciągle odkrywane dzięki badaniom porównawczym sekwencji genów człowieka i homologów tych genów u organizmów modelowych, takich jak E. coli i S. cerevisiae. Badania te mają znaczenie dla medycyny, ponieważ do tej pory zidentyfikowano już kilkanaście chorób, w których patogenezie mają udział niesprawne mechanizmy naprawy DNA. Jądro komórkowe, nukleus - otoczone błoną organellum obecne we wszystkich komórkach eukariotycznych, z wyjątkiem tych, które wtórnie je utraciły w trakcie różnicowania, np. dojrzałe erytrocyty ssaków. Zawiera większość materiału genetycznego komórki, zorganizowanego w postaci wielu pojedynczych, długich nici DNA związanych z dużą ilością białek, głównie histonowych, które razem tworzą chromosomy. Geny zlokalizowane w chromosomach stanowią genom komórki. Funkcją jądra komórkowego jest przechowywanie i powielanie informacji genetycznej oraz kontrolowanie czynności komórki, poprzez regulowanie ekspresji genów. Główne struktury, które obecne są w budowie jądra komórkowego to błona jądrowa, podwójna membrana otaczająca całe organellum i oddzielająca je od cytoplazmy oraz blaszka jądrowa, sieć delikatnych włókienek białkowych utworzonych przez laminy, stanowiących rusztowanie dla jądra i nadających mu wytrzymałość mechaniczną. Błona jądrowa jest nieprzepuszczalna dla większości cząsteczek, dlatego obecne są w niej pory jądrowe. Są to kanały przechodzące przez obie błony, umożliwiające transport jonów i innych cząstek. Transport większych cząstek, takich jak białka, jest ściśle kontrolowany i zachodzi na zasadzie transportu aktywnego, kontrolowanego przez białka transportowe. Transport jądrowy jest kluczowy dla funkcjonowania komórki, ponieważ przemieszczanie cząstek poprzez błonę jądrową wymagane jest zarówno przy zarządzaniu ekspresją genów oraz utrzymywaniu chromosomów. Remodeling chromatyny nazywany także rearanżacją chromatyny stanowi proces polegający na zmianie struktury chromatyny przy pomocy określonych kompleksów białkowych, którego celem jest regulacja ekspresji genów poprzez zmianę dostępności chromatyny dla czynników transkrypcyjnych. Pierwsze białka zdolne do remodelowania struktury przestrzennej chromatyny zostały odkryte na początku lat 90. XX wieku. Do chwili obecnej udało się dość dobrze zbadać budowę i mechanizm działania niektórych czynników białkowych biorących udział w tym procesie.

    miRNA (mikroRNA) – jednoniciowe cząsteczki RNA o długości ok. 21-23 nukleotydów, regulujące ekspresję innych genów. miRNA kodowane są przez genom komórki, jak normalne geny, i transkrybowane przez RNA polimerazę II, tak samo, jak mRNA. Prekursorem są niewielkie RNA, o strukturze spinki do włosów, które ulegają obróbce podobnie do siRNA. Wchodzą w skład kompleksów rybonukleoproteinowych blokujących specyficznie translację mRNA i nadają im specyficzność. W odróżnieniu od siRNA, miRNA nie posiadają 100%-owej identyczności sekwencji do docelowego mRNA. miRNA są zaangażowane w negatywną regulację ekspresji genów podczas rozwoju; ocenia sie, ze biorą udział w regulacji 30% ludzkich genów. Są mediatorami mechanizmu interferencji z translacją mRNA (RNAi). Geny homeotyczne, geny homeoboksowe (ang. homeobox genes, z gr. ηομεος = podobny) – grupa genów kontrolujących rozwój morfologiczny poszczególnych części ciała w początkowych stadiach rozwoju zarodkowego, zarówno u bezkręgowców jak i kręgowców. Mutacje w obrębie tych genów zazwyczaj nie wpływają negatywnie na układ segmentów ciała, ale prowadzą do stanu określanego mianem homeosis, w którym określony segment zostaje zastąpiony przez inny. Wynika to z tego, że w przypadku takiej mutacji niektóre komórki otrzymały w czasie rozwoju zarodka błędną informację pozycyjną i dlatego zachowują się w niewłaściwy dla siebie sposób. Geny homeotyczne niższych bezkręgowców oznacza się HOM, u wtóroustych – Hox, a u człowieka – HOX.

    Chromosom 5 – jeden z 23 parzystych chromosomów człowieka. DNA chromosomu 5 liczy około 181 milionów par nukleotydów, co stanowi około 6% materiału genetycznego ludzkiej komórki. Chromosom 5 jest jednym z największych ludzkich chromosomów, ale stosunkowo mało genów ma swoje locus na tym chromosomie; chromosom 5 ma więc niską tzw. gęstość genów. Ma to swój wyraz w dużej liczbie niekodujących i powtarzających się sekwencji. Liczbę genów chromosomu 5 szacuje się na 900-1 300. Nowotwór (łac. neoplasma, skrót npl – z greckiego neoplasia) – grupa chorób, w których komórki organizmu dzielą się w sposób niekontrolowany przez organizm, a nowo powstałe komórki nowotworowe nie różnicują się w typowe komórki tkanki. Utrata kontroli nad podziałami jest związana z mutacjami genów kodujących białka uczestniczące w cyklu komórkowym: protoonkogenów i antyonkogenów. Mutacje te powodują, że komórka wcale lub niewłaściwie reaguje na sygnały z organizmu. Powstanie nowotworu złośliwego wymaga kilku mutacji, stąd długi, ale najczęściej bezobjawowy okres rozwoju choroby. U osób z rodzinną skłonnością do nowotworów część tych mutacji jest dziedziczona.

    Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) – czasopismo naukowe United States National Academy of Sciences publikujące głównie prace biomedyczne, rzadziej z zakresu fizyki, matematyki i nauk społecznych. Wydanie drukowane jest tygodnikiem. Wersja internetowa PNAS-u codziennie zawiera nowe artykuły. Pierwsze wydanie ukazało się w 1915 r. Transkryptom jest to zestaw cząsteczek mRNA lub ogólniej transkryptów obecny w określonym momencie w komórce, grupie komórek lub organizmie. Transkryptom w przeciwieństwie do genomu jest tworem bardzo dynamicznym. Komórki w odpowiedzi na różne czynniki uruchamiają i wyłączają transkrypcję genów, zmieniając w ten sposób swój transkryptom. Często już kilka minut po zadziałaniu jakiegoś czynnika (np. stresu) na komórki można obserwować powstawanie transkryptów genów reakcji na ten czynnik.

    Komórki iPS (ang. iPSC – induced pluripotent stem cells) – rodzaj pluripotencjalnych komórek macierzystych, które zostały sztucznie otrzymane z nie-pluripotentnych komórek (przeważnie komórek somatycznych dorosłego człowieka) przez wymuszenie ekspresji odpowiednich genów w tych komórkach.

    Dodano: 23.11.2009. 15:12  


    Najnowsze