Programmering af syntetiske molekylære koder for at tænde gener

Et team af forskere i Japan udviklede en syntetisk molekylær kode til at skrive genaktivering. Processen, beskrevet i Journal of the American Chemical Society , kan føre til fremtidige genbaserede terapier for en bred vifte af sygdomme.

I særdeleshed, koden kunne hjælpe med at bekæmpe epigenetiske mutationer, som ændrer hvordan gener udtrykker sig og kan spille en afgørende rolle i neurodegenerative lidelser som Parkinsons sygdom, Alzheimers sygdom, og multipel sklerose.

Ganesh Pandian Namasivayam og Hiroshi Sugiyama fra Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences og deres kolleger fremstillede en molekylær kode, der efterligner en nøgleproces, der tænder gener i kroppen. Koden er rettet mod histoner, de proteiner, der er ansvarlige for at pakke DNA, så det passer ind i en celles kerne.

En udrullet DNA-streng ville være omkring to meter lang. For at passe ind i celler, DNA er tæt pakket omkring histoner. Når histoner gennemgår en kemisk proces kaldet acetylering, en acetylgruppe tilføjes til en del af deres struktur. Dette løsner DNA's binding til proteinerne, hvilket fører til genaktivering.

Forskere har forsket i måder at påvirke histonacetylering for at manipulere genaktivering, men de nuværende metoder har deres mangler. For eksempel, nogle syntetiske molekyler nedbrydes let af enzymer i kroppen. Andre er inkonsistente i deres evne til at aktivere gener.

Junichi Taniguchi, undersøgelsens første forfatter, udviklet et molekylært program, der rekrutterer et histonacetylerende enzym til en specifik del af en DNA-streng. Programmet, kaldet Bi-PIP, er dannet af to komponenter:en bromodænehæmmer, som rekrutterer en specifik type histonacetyltransferaseenzym; og et syntetisk hårnåleformet molekyle, der genkender en specifik DNA-sekvens.

Koden lykkedes med at efterligne den naturlige histonacetyleringsproces og førte til aktiveringen af ​​et specifikt gen forbundet med centralnervesystemet inde i levende celler. Imidlertid, forskerne bemærker, at der er behov for yderligere arbejde for at forbedre Bi-PIP's genselektivitet. Dette arbejde tilføjer til et bibliotek af små molekyle genetiske regulatorer, der kunne danne grundlag for epigenomics og fremtidige genterapier til behandling af multifaktorielle neurodegenerative lidelser.