Supercomputere afslører, hvordan X-kromosomer folder, deaktiverer

Ved hjælp af supercomputere har forskere ved Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) opdaget, hvordan X-kromosomerne hos pattedyr foldes og deaktiveres under udvikling. Deres resultater, offentliggjort i *Nature*, giver indsigt i, hvordan genekspression kontrolleres i det tidlige embryo og kan hjælpe med at forstå de mekanismer, der ligger til grund for X-bundne genetiske lidelser.

Under tidlig embryonal udvikling inaktiveres et af de to X-kromosomer hos hunpattedyr tilfældigt, en proces kendt som X-inaktivering. Dette sikrer, at hanner og hunner har den samme dosis af X-bundne gener. X-inaktivering er en kompleks proces, der involverer flere trin, herunder belægningen af ​​det inaktive X-kromosom med en sky af RNA-molekyler kendt som det X-inaktive-specifikke transkript (XIST).

"XIST er en nøglespiller i X-inaktivering, men hvordan det spredes langs kromosomet for at dæmpe gener er forblevet uhåndgribeligt," sagde professor Ana Pombo, der ledede forskningen. "Vi brugte en kombination af supercomputing-simuleringer og eksperimentelle data til at undersøge mekanismerne bag XIST-spredning og kromosomfoldning under X-inaktivering."

Forskerne brugte supercomputere til at simulere interaktionerne mellem XIST og X-kromosomets DNA. Deres simuleringer afslørede, at XIST spredes langs kromosomet ved at danne løkker, der bringer fjerne områder af DNA'et tæt på hinanden. Denne looping-proces hjælper med at dæmpe gener ved at forhindre dem i at blive transskriberet til RNA.

Forskerne fandt også ud af, at XIST-spredning lettes af den tredimensionelle foldning af X-kromosomet. X-kromosomet danner en kompakt struktur, der gør det muligt for XIST hurtigt og effektivt at nå alle områder af kromosomet.

"Vores resultater giver en ny forståelse af, hvordan X-kromosomet folder og deaktiveres under udvikling," sagde Pombo. "Dette kan have konsekvenser for forståelsen af ​​de mekanismer, der ligger til grund for X-forbundne genetiske lidelser, såsom Rett syndrom og Fragilt X-syndrom, som er forårsaget af mutationer i gener placeret på X-kromosomet."

Forskerne planlægger at fortsætte deres undersøgelser af X-inaktivering og kromosomfoldning ved hjælp af en kombination af supercomputersimuleringer og eksperimentelle tilgange. De håber, at deres arbejde vil føre til ny indsigt i de mekanismer, der styrer genekspression under udvikling og sygdom.