Cercetătorii au descoperit o structură necunoscută până acum în ADN-ul uman

Oamenii de știință au scos la iveală un mecanism prin care celulele umane disting între codonii genetici mai mult sau mai puțin eficienți, dezvăluind că, de fapt, codul genetic conține un strat suplimentar de informații reglatoare.

Descoperirile identifică o proteină cheie care face legătura între utilizarea codonilor și controlul expresiei genice, sugerând implicații vaste pentru funcția celulară și boli.

• Virusurile nu au nevoie de mutații speciale pentru a infecta oamenii, arată un studiu
• Iubirea regăsită: cum poți vindeca relația cu mama, potrivit psihologiei

Un sistem celular recent identificat monitorizează variațiile subtile în codificarea genetică, sugerând un nivel ascuns de control asupra modului în care sunt exprimate genele.

ADN-ul uman stochează instrucțiuni pentru viață în secvențe construite din doar patru nucleotide. Aceste instrucțiuni sunt citite în grupuri de câte trei litere, numite codoni, iar fiecare codon îi spune celulei ce aminoacid să adauge atunci când construiește o proteină. Deoarece mai mulți codoni pot specifica același aminoacid, aceste „scrieri alternative” au fost considerate mult timp ca fiind interschimbabile.

Această viziune s-a schimbat. Oamenii de știință știu acum că unii dintre acești codoni sinonimi ajută ARN-ul mesager (ARNm) să rămână stabil și să fie tradus eficient, în timp ce alții nu. În esență, două secvențe genetice pot codifica aceeași proteină, dar se pot comporta diferit în interiorul unei celule, scrie SciTechdaily.

Moleculele de ARNm bogate în codoni non-optimi sunt traduse mai puțin eficient și sunt adesea descompuse mai repede, însă mecanismul pe care celulele umane îl folosesc pentru a detecta această diferență a fost până acum neclar.

Implicații majore pentru biologie și medicină

Cercetătorii de la Universitatea din Kyoto și RIKEN, conduși de Osamu Takeuchi și Takuhiro Ito, și-au propus să rezolve acest puzzle. Munca lor indică o proteină numită DHX29 ca fiind o parte esențială a sistemului pe care celulele îl folosesc pentru a citi acest strat ascuns de informații genetice.

Echipa a început cu un screening CRISPR la nivelul întregului genom pentru a căuta factorii implicați în expresia genică dependentă de codoni. Această căutare a identificat proteina de legare a ARN-ului, DHX29, ca fiind un regulator central.

Secvențierea ARN-ului a arătat că, atunci când DHX29 lipsește, se acumulează molecule de ARNm bogate în codoni non-optimi, ceea ce indică faptul că proteina ajută în mod normal la menținerea sub control a acestor transcrieri.

Folosind crio-microscopia electronică, echipa a observat cum DHX29 interacționează direct cu ribozomul 80S. Rezultatele au arătat că DHX29 tinde să se lege de ribozomii care decodifică, de fapt, codoni non-optimi. Analizele proteomice au dezvăluit ulterior că DHX29 recrutează complexul proteic GIGYF2•4EHP, care suprimă selectiv moleculele de ARNm bogate în codoni non-optimi.

Codul genetic conține un strat suplimentar

„Împreună, aceste descoperiri dezvăluie o legătură moleculară directă între alegerea codonilor sinonimi și controlul expresiei genice în celulele umane”, spune co-autorul Masanori Yoshinaga.

Aceste descoperiri schimbă modul în care oamenii de știință înțeleg rolul alegerii codonilor în reglarea expresiei genice. Mecanismul condus de DHX29 poate influența procese biologice importante, cum ar fi diferențierea celulară, homeostazia celulară și dezvoltarea cancerului. Cercetătorii plănuiesc acum să exploreze modul în care DHX29 afectează sănătatea și boala.

„Am fost mult timp fascinați de modul în care celulele interpretează stratul ascuns de informații încorporat în codul genetic, așa că descoperirea factorului molecular care permite celulelor umane să citească și să răspundă la acest cod ascuns a fost deosebit de satisfăcătoare”, spune liderul echipei, Osamu Takeuchi.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Cercetătorii au identificat segmente neobișnuite de ADN care accelerează evoluția

ADN-ul antic dezvăluie că ultimii vânători-culegători ai Europei au supraviețuit mai mult timp decât se credea

ADN-ul antic a rezolvat un mister vechi de 12.000 de ani al unei boli genetice rare

Un studiu ADN a dezvăluit boala rară de care suferea o adolescentă care trăia în Italia acum 12.000 de ani