Dieselbe Kopie der DNA jeder Zelle im Körper eines Organismus hat , noch verschiedene Zellen verschiedene Dinge tun ; Zum Beispiel können einige Funktion wie Hirnzellen , während andere bilden Muskelgewebe. Wie kann die gleiche DNA machen unterschiedliche Dinge geschehen? Ein großer Schritt nach vorn wurde angekündigt, dass Auswirkungen auf unser Verständnis vieler genetisch gebundenen Krankheiten wie Autismus .
Wissenschaftler , dass viel von dem, was ein Gen hat und erzeugt wird geregelt , nachdem es eingeschaltet wird. Ein Gen produziert zunächst ein Molekül namens RNA , an die kleinen Proteine, so genannte RNA -bindende Proteine ( RBPs ) binden und zu kontrollieren sein Schicksal . Zum Beispiel werden einige dieser Proteine ausgeschnitten Teile der RNA-Molekül , so dass er ein bestimmtes Protein macht , während andere RBPs helfen zerstören die RNA , bevor es produziert auch ein Protein .
Diese Mechanismen sind nicht gut verstanden , da die RNA -Sequenzen, die die RBPs zu binden , so schwierig zu entschlüsseln sind. Um vollständig zu verstehen Genregulation ( und disregulation , wie im Fall der Krankheit), haben Wissenschaftler benötigt um erweiterte Labortechniken und Datenanalyse , um die Muster der RNA- Sequenzen zu identifizieren einzusetzen.
Diese Wissenslücke motivierte ein Team von Forschern unter der Leitung von Co- Senior Fellow Tim Hughes ( University of Toronto und der kanadischen Institute for Advanced Research) , um die allererste Kompendium der RNA - Bindungssequenzen , die in Nature veröffentlicht wurde, zu produzieren.
" Es dauerte eine lange Zeit, um zu erzeugen und die Daten zu analysieren ", erklärt Hughes. " Nach Jahren der Entwicklung und Perfektionierung eines Verfahrens , begannen wir Blick auf all die Proteine bei Menschen , Fruchtfliegen und anderen komplexen Organismen, die schauen, wie sie RNA binden können und festgestellt , sie an ähnliche Sequenzen binden . Unsere Kompendium der RNA - Bindungssequenzen wird eine Ressource für Forscher in diesem Bereich zu werden, und wird besonders nützlich in der menschlichen genetischen Analyse sein. "
Das Team fand heraus , dass Menschen und Fruchtfliegen haben ähnliche RBPs , denn sie stammen von einem gemeinsamen Vorfahren , und dass sie in vielen Fällen binden im Wesentlichen die gleichen Sequenzen . Die Forscher gehen davon aus , dass dies der Fall ist für Proteine in anderen Organismen ist .
"Wir haben etwas mehr als 200 Proteine in insgesamt , aber wahrscheinlich schließen die Präferenz für Zehntausende von Proteinen in vielen anderen Organismen ", sagt Hughes.
Darüber hinaus sind viele der ähnlich über Arten Die Sequenzen wurden am Ende des RNA-Transkripts , das eine Region mit Regulierung der RNA Zerfall oder Bewegung der RNA zu einem anderen Teil der Zelle zugeordnet ist. "Dies zeigt, dass es wahrscheinlich mehr Regulation der Genexpression sich auf der Ebene der Stabilität oder Zerstörung von RNA ", erklärt Hughes.
Eine der wichtigsten Erkenntnisse, die aus der Analyse der Mannschaft kam, war über ein gut untersuchtes Protein namens RBFOX1 , die bereits bekannt wurde , eine Funktion bei der Regulierung der RNA-Spleißen zu haben und bei Autismus verringert werden. Das Team der Ergebnisse legen nahe, dass RBFOX1 hat eine Rolle bei der Regulierung des Expressionsniveaus des Nervensystems im Zusammenhang mit Genen in Gehirnen mit Autismus , und dass sie dies tut , indem RNA stabiler.
Die zugrunde liegenden Ursachen von Krankheiten sind komplizierter als ein einzelnes Gen nicht richtig funktioniert , sagt Hughes. Er rechnet damit, dass Kompendium des Teams wird nützlich in der humangenetischen Analyse sein.
" Was oft passiert ist, dass die Wissenschaftler identifizieren eine genetische Variation mit einer Krankheit , aber dann sie nicht verstehen, warum es zu der Krankheit führt . Was diese Reihenfolge genau das tun, ändert sich führen ? Wenn die Sequenz ist in einer regulatorischen Region des RNA , dann mit unserer Kompendium , werden andere Wissenschaftler in der Lage sein zu sehen, welche Protein bindet an sie . Dies wird ihnen eine bessere Vorstellung von dem, was gestört zu geben. "
Die Studie war eine große gemeinsame Anstrengung , zum Teil durch CIFAR unterstützt , die Senior Fellows Brendan Frey ( U of T ) und Andrew Fraser ( U of T ) und Global Scholar Alumnus Matthew Weirauch ( Cincinnati Kinderklinik Medical Center ) in CIFAR genetische Networks beteiligt Programm . Hamed Najafabadi ( U of T ) , ein Postdoctoral Fellow , die viel von der Analyse in dieser Studie durchgeführt wird, wurde teilweise durch CIFAR finanziert.
"Die Mitglieder des Genetic Networks Programm haben uns motiviert, auf Rollen für RNA-bindende Proteine verursacht Fehlregulation der Genexpression in Krankheit zu suchen ", sagt Hughes. "Wir erwarten , dass dieses neue Wissen wird wertvoll für andere Programm -Mitglieder die sich mit spezifischen Erkrankungen. "
Die nächsten Schritte für das Team sind , ihre Kompendium zu erweitern, um alle komplexen Organismen umfassen .
Frey hofft auch , um diese Ergebnisse weiter zu gehen , um Modelle, die genauer zu beschreiben, wird beobachtete Genexpressionsmuster zu bauen.
" Meine Forschung konzentriert sich auf die Entschlüsselung der regulatorischen Sequenzen in DNA , die letztlich das Schicksal eines RNA-Moleküls zu gestalten ", so Frey . "Ich hoffe , die in diesem Papier identifiziert RNA - Bindungssequenzen zu nehmen und sie als Spielsteine , um herauszufinden, wie sie in einem regulierend wirken . Dies wird uns helfen, die menschliche Krankheit besser zu verstehen , indem sie Erkenntnisse darüber, wie eine Mutation in der DNA wirkt Regulierung. "