Это общеизвестно, что для того, чтобы сделать работу правильно, каждый требует правильных инструментов. Каждая клетка в теле имеет определенную работу или функцию; например, клетки поджелудочной железы должны произвести инсулин, пока клетки в сетчатке глаза должны ощутить свет и цвет.
Правильные ‘инструменты’ для клеток являются белками, закодированными генами, т.е. ‘правильные’ гены для работы только включены в определенных клетках, где они необходимы. Однако так же, как использование неправильного инструмента для работы может закончиться в бедствии, то же применяется, если неправильные гены включены в клетке.Ученые знали в течение многих лет, что включение неправильных генов может, в некоторых случаях вызвать тяжелые болезни, включая рак.
Они также знают, что транскрипционные факторы, т.е. определенные белки, или включенные или прочь в клетках, в зависимости от того, делают ли они или не связывать с соседней ДНК, акт точно так же, как выключатель, посредством чего ‘на’ средствах они связывают с ДНК и ‘прочь’ они не делают.Согласно исследованию, изданному в проблеме 12 апреля Природы, ведомой UNC команду ученых, транскрипционные факторы не действуют как ‘релейный’ выключатель, их обязательное поведение фактически значительно более сложно.Профессор Джейсон Либ, доктор философии, ведущий автор исследования и член UNC Lineberger Всесторонний Онкологический центр, объясняет:«Это – новый способ посмотреть на то, как управляют генами. Некоторое время теперь были молекулярные карты, показывающие местоположение того, где белки связаны с ДНК – как дорожная карта.
Впервые, мы в состоянии показать молекулярный эквивалент сообщения о ситуации на дорогах в реальном времени».При работе с дрожжами команда UNC обнаружила, что обязательный процесс транскрипционных факторов включает больше, чем быть связанным с ДНК или нет, это динамично, и можете, ‘беговая дорожка’, означая не отправляет процесс транскрипции, происходит. Команда выдвигает гипотезу, что в рамках этого процесса, может быть молекулярное «зажимное устройство», преобразовывающее ‘treadmilling’ в стабильное связанное состояние, и затем перемещающее процесс транскрипции вперед, чтобы закончить включение гена.Lieb, который является также директором Центра Каролины Наук Генома, объясняет:«Это открытие является захватывающим, потому что мы развили новый способ измериться и вычислить, сколько времени белок связан со всеми различными генами, которые это регулирует.
Это важно, потому что это представляет новый шаг в процессе того, как отрегулированы гены. И с каждым новым шагом, существуют возможности для новых механизмов регулирования. Мы нашли, что белки, связывающие в устойчивом состоянии, связаны с высоким уровнем транскрипции генов.
Мы думаем, что, если мы можем отрегулировать переход между ‘treadmilling’ и стабильным связыванием, мы можем отрегулировать результат с точки зрения экспрессии гена. В конечном счете этот тип регулирования мог быть важен для генетической медицины – новый способ отрегулировать ‘выключатели’, поворачивающие экспрессию гена, связанную с болезнью на или прочь».Исследователи решили провести соревнование, которым управляют, между двумя копиями того же транскрипционного фактора, что у каждого был уникальный молекулярный признак.
Они позволили одному из белков связывать со всеми его генными целями прежде, чем ввести вторую копию и измерили время, которое потребовалось для резидентского белка, который будет заменен транскрипционным фактором конкурента. Они тогда использовали эту информацию, чтобы вычислить время пребывания в каждом местоположении в геноме.Колин Ликвар, Миссисипи, первый автор газеты, комментариев:«Мы не знали, было ли время пребывания важно, но мы нашли, что время пребывания было намного лучшим индикатором того, был ли ген включен или прочь, чем предыдущие меры связывания».Энтони Картер, доктор философии, от Национального Института Национальных Институтов Здоровья Общих Медицинских наук, объясняет, «Путем проявления междисциплинарного подхода, включающего использование математических инструментов моделирования, доктор Либ пролил новый свет на фундаментальный клеточный процесс, способность быстро измениться между активными и неактивными состояниями экспрессии гена.
Результаты исследования могут предложить новое понимание о том, как клетки отвечают на развивающиеся стимулы и как они адаптируются к изменению окружающих условий».