Naukowcy z UE wyjaśniają mechanizm regulacji chromosomów płciowych
Brytyjscy i niemieccy naukowcy ujawnili nowe fakty na temat mechanizmu regulacji chromosomów płciowych. Zidentyfikowali enzym, dzięki któremu samce są w stanie kompensować mniejszą liczbę chromosomów. Badanie, dla którego wsparcia finansowego udzieliła UE, opublikowano w czasopiśmie "Cell". Chromosomy są wydłużonymi skupiskami genów zawierających informacje dziedziczne. Składają się z DNA i białek, a zlokalizowane są w jądrze komórkowym. U każdego gatunku - od owadów po człowieka - płeć determinowana jest obecnością lub brakiem słynnych chromosomów X i Y. Samice mają dwie kopie chromosomu X, natomiast samce po jednym chromosomie X i Y. Ponieważ samice mają dwie kopie chromosomu, mogą wyprodukować dwa razy więcej białek z genów zlokalizowanych na chromosomie X niż samce. W celu skompensowania tej różnicy wykorzystywane są mechanizmy wyrównujące ekspresję chromosomu X u obu płci. U muszki owocowej Drosophila, geny związane z chromosomem X u samców cechuje dwukrotnie większa aktywność kompensująca niedobór białek. Naukowcy zidentyfikowali już mechanizm umożliwiający kompensację różnicy ekspresji u samców owocówki, zwany kompleksem MSL (male-specific lethal). Niewiele wiadomo natomiast na temat tego, jak ten mechanizm działa. Z problemem zmierzyli się naukowcy z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Heidelbergu (Niemcy) i EMBL-European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) w Hinxton (Wielka Brytania). Zidentyfikowali jeden z komponentów tego mechanizmu, enzym MOF (males-absent-on-the-first). Przy pomocy mikromacierzy pokrywających genom naukowcy zaobserwowali, jak enzym ten, występujący o obu płci, w różny sposób wiąże się z chromosomami u samców i samic. W przypadku autosomów (chromosomów innych niż płciowe) oraz chromosomu X u samic, MOF dołącza się przeważnie do początku genu, w którym rozpoczyna się transkrypcja. Transkrypcja stanowi proces, w ramach którego odczytywane jest DNA genu i produkowane matrycowe RNA. Następnie dochodzi do translacji informacji z mRNA na strukturę białek. Inaczej jest w przypadku męskich chromosomów X - tu MOF dołącza się na końcu genu. Naukowcy są zdania, że najprawdopodobniej MOF otwiera DNA na końcu genów, by proces transkrypcji przebiegł w pełni i zakończył się powodzeniem. "Można wyobrazić sobie, że mechanizm transkrypcji podąża po DNA niczym pociąg po torach. Jeżeli tory są zablokowane, pociąg może wykoleić się, a transkrypcja nie zostanie w pełni zakończona" - tłumaczy Juanma Vaquerizas z EMBL-EBI, który wykonał analizę danych. "Wydaje się, że MOF udrażnia tory w całym męskim chromosomie X, natomiast w żeńskim chromosomie X częściej może dochodzić do zatorów". Ponieważ proces transkrypcji w męskim chromosomie X może być przeprowadzony w pełni, z męskiego chromosomu X uzyskuje się więcej białek niż z dwóch żeńskich chromosomów X, w których doszło do zablokowania transkrypcji. Dzięki takiej różnicy w sposobie dołączenia enzymu, ilość białek produkowanych przez chromosomy X u obu płci jest w równowadze. MOF jest pierwszym enzymem kompleksu MSL, który zachowuje się różnie w zależności od tego, czy docelowy gen zlokalizowany jest na chromosomie płciowym, czy też na innych chromosomach u samców. "MOF zachowany jest u wielu gatunków, ma także homolog ludzki. Ponieważ mechanizm kompensacyjny transkrypcji różni się diametralnie u ssaków, interesujące byłoby odkrycie, jaką funkcję enzym ten może pełnić w tym kontekście" - mówi Paul Bertone z EMBL-EBI. UE udzieliła wsparcia finansowego dla badań poprzez sieć Epigenome w ramach szóstego programu ramowego (6PR) oraz środki stypendium Marie Curie dla naukowców na wczesnym etapie kariery (Early Stage Research Training Fellowship)
Kraje
Niemcy, Zjednoczone Królestwo