Νέα μέθοδος αποκαλύπτει πώς τα ανθρώπινα κύτταρα ξεκινούν την αναπαραγωγή του DNA
Η διαδικασία αναπαραγωγής των κυττάρων περιλαμβάνει την ακριβή αντιγραφή του γονιδιώματος μία φορά ανά κυτταρικό κύκλο. Ωστόσο, αν υπάρξουν ανωμαλίες σε αυτή τη διαδικασία, μπορεί να προκληθούν αλλαγές στο γονιδιακό DNA, οι οποίες προάγουν τη γήρανση των κυττάρων, τον καρκίνο και γενετικές διαταραχές. Για το λόγο αυτό, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα αναπαράγουν το DNA τους είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση θεμελιωδών βιολογικών διαδικασιών, ασθενειών και ακόμη και της εξέλιξης.
Η παραδοσιακή προσέγγιση και οι νέες ανακαλύψεις
Παραδοσιακά, η αναπαραγωγή του DNA έχει μελετηθεί σε μικροοργανισμούς όπως το E. coli και η ζύμη. Σε αυτούς τους οργανισμούς, η τοποθεσία όπου ξεκινά η αναπαραγωγή του DNA (γνωστή ως σημείο έναρξης αναπαραγωγής) καθορίζεται από μια συγκεκριμένη αλληλουχία DNA. Ωστόσο, στα περισσότερα ευκαρυωτικά κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπινων, η ίδια η αλληλουχία του DNA δεν καθορίζει πού ξεκινά η αναπαραγωγή. Για δεκαετίες, παρέμενε μυστήριο πώς και πού ξεκινά η αναπαραγωγή εντός του ανθρώπινου γονιδιώματος.
Η μέθοδος LD-OK-seq και τα ευρήματα
Για να αντιμετωπίσει αυτό το ζήτημα, ο καθηγητής Masato Kanemaki και η ομάδα του στο Εθνικό Ινστιτούτο Γενετικής ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο υψηλής ακρίβειας, γνωστή ως LD-OK-seq (Ligase Depletion-Okazaki sequencing), για να εντοπίσουν τα σημεία έναρξης αναπαραγωγής στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Μέσω της περαιτέρω ανάλυσης των πρωτεϊνών που συνδέονται με αυτές τις περιοχές, αποκάλυψαν τον θεμελιώδη κανόνα με τον οποίο τα ανθρώπινα κύτταρα καθορίζουν τα σημεία έναρξης αναπαραγωγής.
Τα ευρήματά τους έδειξαν ότι, εκτός από τις περιοχές των ενεργά μεταγραφόμενων γονιδίων, τα ανθρώπινα κύτταρα έχουν τη δυνατότητα να ξεκινούν την αναπαραγωγή του DNA σχεδόν από οπουδήποτε στο γονιδίωμα. Αυτή η ικανότητα προκύπτει από τη διάχυτη σύνδεση ενός ενζύμου που ονομάζεται MCM helicase, το οποίο είναι απαραίτητο για την αναπαραγωγή του DNA. Επιπλέον, ανακάλυψαν ότι κατά τη διάρκεια της πρώιμης φάσης S, η αναπαραγωγή συχνά ξεκινά σε διαγενετικές περιοχές (περιοχές μεταξύ μεταγραφόμενων γονιδίων), και ότι αυτά τα σημεία καθορίζονται από τη σύνδεση του συμπλέγματος πρωτεϊνών TRESLIN-MTBP, το οποίο ενεργοποιεί την MCM helicase.
Σημασία των ανακαλύψεων
Αυτές οι ανακαλύψεις απαντούν σε θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με το πώς τα ανθρώπινα κύτταρα ξεκινούν την αναπαραγωγή του γονιδιώματος, προσφέροντας νέες προοπτικές για ασθένειες που προκαλούνται από ανωμαλίες αναπαραγωγής, όπως οι διαταραχές γονιδιακής αστάθειας, ο καρκίνος, η γήρανση και οι γενετικές διαταραχές. Μακροπρόθεσμα, αυτή η έρευνα μπορεί να θέσει τα θεμέλια για τεχνολογίες που θα επιτρέπουν τον τεχνητό έλεγχο της αναπαραγωγής του DNA.
