Исследование раскрывает важнейшие генетические элементы «домашнего хозяйства» и их потенциал в борьбе с раком

Технологические достижения позволили ученым всесторонне изучить элементы генетического контроля, разгадав сложности механизмов активации генов в нашем генетическом коде. Новые данные бросают вызов упрощенному представлению о том, что цис-регуляторные элементы (CRE) являются всего лишь переключателями включения/выключения генов, подчеркивая их способность проявлять сложное поведение, такое как одновременное усиление активности генов и инициация транскрипции генов (например, одновременное действие энхансера и промоутерская деятельность).

Эти переключатели важны не только для улучшения конкретных генов, но и имеют решающее значение для основных функций, которые поддерживают здоровье наших клеток. Теперь исследование, проведенное в Японии, выявило существование около 11 000 жизненно важных генетических переключателей, активных в каждом типе клеток — цис-регуляторных элементов домашнего хозяйства (HK-CRE), — которые играют роль в поддержании стабильности и функции наших клеток, выходя далеко за рамки регуляция генов домашнего хозяйства.

Исследование опубликовано в Исследования нуклеиновых кислот. Это исследование было проведено учеными из Лаборатории функционального анализа in silico (Nakai-lab) Института медицинских наук Токийского университета, Япония: профессором Кентой Накаи, заведующим лабораторией, и доктором Мартином Лоза, доцентом. , в сотрудничестве с доктором Алексисом Ванденбоном, доцентом Института естественных и медицинских наук Киотского университета, Япония.

Обсуждая свою мотивацию для этого исследования, доктор Лоза заявляет: «Учитывая значительную связь между рак И мутации в эпигенетических компонентах, каждое небольшое открытие, которое мы получим, может стать ключом к продолжающейся борьбе с этой болезнью, которая трагически унесла бесчисленное количество жизней. Посредством обширного биоинформационного анализа мы стремились подчеркнуть глубокое влияние HK-CRE на фундаментальные клеточные процессы, включая их потенциал в качестве основных супрессоров опухолей».

Исследовательская группа обнаружила, что HK-CRE не ограничиваются регуляцией хорошо изученных генов домашнего хозяйства (HKG), которые составляют лишь менее 20% генов, связанных с этими элементами. Вместо этого эти элементы преимущественно находились в пределах основных промоторных областей многих других генов (около 8000), что указывает на более широкую регуляторную роль, выходящую за рамки типичных функций генов «домашнего хозяйства».

Используя биоинформатический анализ и различные общедоступные наборы данных, команда подтвердила надежность HK-CRE в 50 случайно выбранных типах здоровых клеток, подтвердив расположение HK-CRE в геноме. Эти элементы были высококонсервативными и располагались в неметилированных CpG-богатых регионах, что тесно связано с их регуляторной функцией.

Делясь своими опасениями по поводу анализа, д-р Лоза заявляет: «Используя биоинформатический анализ данных мультиомики, мы предлагаем подход к использованию общедоступных наборов данных для изучения разнообразных биологических механизмов. Мы ожидаем, что использование аналогичных рабочих процессов может значительно упростить анализ, сократив время и финансовые вложения, необходимые для комплексных исследований с использованием новых данных».

Команда отметила сложные кооперативные взаимодействия между ключевыми промоторами домашнего хозяйства (HK-CP), образующими сложные регуляторные сети посредством взаимодействий промотор-промотор. Эти наблюдения указывают на значительное влияние таких взаимодействий не только на HKG, но и на гены, специфичные для различных типов клеток.

Обратив свое внимание на раковые клеткиисследователи обнаружили подмножество HK-CRE, демонстрирующих пониженную активность при различных подтипах рака из-за аберрантного метилирования, особенно тех, которые связаны с генами цинковых пальцев, сгруппированными в субтеломерных областях хромосомы 19. Идентификация таких генов, как ZNF135, ZNF154, ZNF667 и ZNF667. -AS1 под влиянием этих основных основных промоторов, исследование предполагает их потенциал в качестве генов-супрессоров опухолей.

«Гены, обнаруженные в нашем исследовании, продемонстрировали снижение активности во многих линии раковых клетокАнализ выживаемости в рамках различных онкологических проектов выявил значительное увеличение вероятности выживания при различных типах рака, таких как аденокарцинома поджелудочной железы и увеальная меланома», — заявляет доктор Лоза.

По сути, результаты этого исследования выявили ранее неизвестный класс HK-CRE, критически важных для клеточной стабильности, расширяя их влияние за пределы регуляции генов домашнего хозяйства.

«Наше открытие генов-супрессоров опухолей открывает новый путь в терапии рака, используя внутренние элементы ДНК каждой клетки. Будущие подходы к лечению рака с акцентом на эти супрессоры опухолей геныпредлагают уникальное решение, которое потенциально может быть нацелено на широкий спектр видов рака, обходя проблемы, связанные с персонализированной медициной», — говорит доктор Лоза.

«Наши выводы о ведение домашнего хозяйства цис-регуляторные элементы заполняют большой пробел в современных знаниях о процессах регуляции генов. Мы ожидаем, что наши результаты улучшат понимание этих процессов и послужат ценным ресурсом для исследователей, стремящихся раскрыть элементы, присущие геному, для борьбы с различными заболеваниями».