Undersøgelse bringer ny forståelse for, hvordan fundamentale DNA-sekvenser styrer genaktivitet

Et team af forskere ledet af forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) og University of Maryland har opdaget, hvordan fundamentale og tilsyneladende uvigtige DNA-sekvenser, kendt som genpromotorer, styrer ekspressionen af ​​genetisk information i celler.

Resultaterne, rapporteret i tidsskriftet Nature Communications, giver en ny forståelse af, hvordan celler styrer genaktivitet og kan have konsekvenser for udviklingen af ​​nye lægemidler og terapier til behandling af genetiske sygdomme, cancer og andre tilstande.

Genpromotorer er regioner af DNA placeret lige opstrøms for gener, hvor den genetiske information båret af DNA transskriberes til RNA-molekyler, der derefter bruges til at producere proteiner. Promotorer styrer hastigheden, hvormed gener udtrykkes, og bestemmer, hvor meget protein der produceres.

Forskere har længe vidst, at promotorer indeholder specifikke sekvenser af nukleotider, byggestenene i DNA, som genkendes af proteiner kaldet transkriptionsfaktorer. Disse transkriptionsfaktorer binder sig til promotorerne og initierer transkription, processen med at kopiere den genetiske kode til RNA.

Imidlertid er de specifikke mekanismer, hvormed promotorer regulerer genekspression, forblevet dårligt forstået.

I det nye studie brugte forskerne en kombination af eksperimentelle teknikker og beregningsmodeller til at undersøge, hvordan promotorer styrer genekspression i bakterien *Escherichia coli*. De fandt ud af, at nøglen ligger i afstanden og arrangementet af nukleotidsekvenserne genkendt af transkriptionsfaktorer.

Forskerne fandt ud af, at den optimale afstand mellem disse sekvenser, kendt som "mellemrumsvinduet", er afgørende for genekspression. Når mellemrummet er for kort eller for langt, hæmmes transskription.

Forskerne fandt også ud af, at arrangementet af disse sekvenser, kendt som "sekvenssammensætningen", er vigtigt for genekspression. Promotorer med en højere tæthed af de genkendte sekvenser har tendens til at være mere aktive, mens promotorer med en lavere tæthed er mindre aktive.

"Vores undersøgelse giver en ny forståelse af, hvordan promotorer regulerer genekspression," sagde NISTs Dr. Michael Lynch, en af ​​hovedforfatterne af undersøgelsen. "Dette kan åbne op for nye veje til at udvikle lægemidler og terapier til behandling af genetiske sygdomme, kræft og andre tilstande."

En potentiel anvendelse af denne forskning er i udviklingen af ​​genterapi, som har til formål at behandle sygdomme ved at ændre ekspressionen af ​​gener. Ved at forstå, hvordan promotorer styrer genekspression, kunne videnskabsmænd designe lægemidler eller terapier, der retter sig mod specifikke promotorer og modificerer aktiviteten af ​​de gener, de kontrollerer.

Forskerne fortsætter med at undersøge, hvordan promotorer regulerer genekspression i andre organismer, herunder mennesker. De arbejder også på at udvikle nye metoder til at forudsige aktiviteten af ​​promotorer, som kunne bruges til at designe mere effektive genterapier.