Banebrydende opdagelse af en lugt-detekterende receptorforstærker

Hvert lugtdetekterende neuron (herefter benævnt olfaktorisk sensorisk neuron), vælger et enkelt lugtreceptorgen fra et ret stort antal muligheder, der er opdelt i klasse I (fiskelignende) og klasse II (terrestrisk-specifikke) lugtreceptorer. Denne strenge selektivitet af sensoriske neuroner skyldes til dels forstærkere (DNA-sekvenser, der forbedrer transskriptionen af ​​et gen, når de er bundet af specifikt protein), som stadig er dårligt forstået. Forståelse af enhancer-funktioner er af stor interesse på grund af deres betydning i genekspression såvel som evolution og sygdom. Imidlertid, de er ikke blevet tilstrækkeligt undersøgt, fordi de ikke let kan forudsiges ud fra DNA-sekvenser eller kromosommodifikationer, og de kan heller ikke let identificeres.

Resultaterne er især vigtige, da de fremhæver opdagelsen af ​​en regulatorisk sekvens, kaldet J-elementet, der styrer klasse I-genekspression af mange flere gener end de modstykker, der regulerer klasse II-genekspression. Denne ekstraordinære langrækkende regulering er aldrig set før. Forskerne rapporterer også, at det er evolutionært bevaret på tværs af pattedyrarter, lige fra det mest primitive pattedyr, næbdyret, til mennesker. Dette kan være særligt nyttigt, da det kaster lys over, hvorfor klasse I-gener forbliver på en enkelt region på ét kromosom under pattedyrs evolution, mens klasse II-gener ikke gør det.

Baseret på genetiske beviser, resultaterne fremhæver også begrebet allel udelukkelse, eller ekspressionen af ​​blot én kopi af et gen og ikke den anden. Dette er især vigtigt for J-elementet, da det viser, at dets aktivitet bestemmer, hvilken kopi af et gen, der udtrykkes. Dette er en ny mekanisme for ekspression af disse receptorgener, der er baseret på den genregulerende region, der bestemmer, om gener vil blive slået til eller fra.

Undersøgelsen "A long-range cis-regulatory element for class I odorant receptor gener" offentliggjort i Naturkommunikation var et samarbejde mellem Tokyo Tech, universitetet i Tokyo, Nihon BioData Corporation og RIKEN Brain Science Institute. Junji Hirota hos Tokyo Tech og teamet fokuserede på at opdage en langtrækkende forstærker til en stor genklynge, at finde et evolutionært konserveret sekvensmotiv i pattedyrs evolution, og belysning af forstærkerafhængig allelpræference eller udelukkelsesmekanisme for lugtdetekterende receptorgener. Deres resultater peger på en konserveret sekvens blandt pattedyrs genomer, der kun var til stede i J-elementet og ikke i nogen andre klasse II-elementer. De spekulerer i, at undersøgelsen af ​​faktorer, der binder dette specifikke element, kan hjælpe med at belyse molekylære mekanismer, der driver den selektive J-element-afhængige genekspression.