Forskere udvider mekanismen til at knække biokemisk kode

Siden tiden i det gamle Egypten, mennesker har lavet og brudt hemmelige koder for at bevare og få kritisk information. Selve menneskelivet er baseret på en genetisk kode for DNA- eller RNA -sekvenser, som celler læser og oversætter til proteiner - livets byggesten. Nylige videnskabelige opdagelser har afsløret kroppens mekanismer til transkribering af DNA reguleret af "histonkoden" - forskellige kemiske mærker på histonproteiners haler, som er makromolekyler inden for cellekerner, der er ansvarlige for emballering og strukturering af DNA.

Efter otte års studier, et team af forskere fra University of California San Diego og Johns Hopkins University offentliggjorde nye fund om, hvordan man læser kroppens histonkode i 7. november -udgaven af Videnskab fremskridt . Resultaterne besvarer et centralt spørgsmål inden for det dynamiske forskningsområde inden for epigenetik - tilføjelse af kemiske mærker til DNA og histonproteiner for at ændre cellefunktioner uden at ændre DNA -sekvens. At forstå de grundlæggende principper for, hvordan epigenetisk information transduceres i cellen i sidste ende, kan føre til udvikling af nye lægemidler til bekæmpelse af sygdomme som kræft.

I forskningsartiklen med titlen "Deciphering and engineering chromodomain-methyllysine peptide anerkendelse, "UC San Diego professor i kemi og biokemi Wei Wang, postdoktorer og hans kolleger i farmakologiske afdelinger, Bioingeniør, og cellulær og molekylær medicin, samt forskere ved Johns Hopkins, give en mekanistisk forklaring på, hvordan kombinationer af histonmodifikationer kan aflæses af visse proteiner - "læserproteiner" - der fører til ændringer i genekspression og fortolkning af information, der er kodet i DNA -genomet.

"Vi udviklede en model til at forstå, hvordan læserproteiner ser gennem forskellige kombinationer af histonmodifikationer, som fortolker og transducerer den information, der er kodet til mærkning af histonproteiner uden at ændre DNA -sekvensen, "sagde Wang.

Anvendelse af en metafor for makeup, Wang forklarede, at hvis en person udgør sit ansigt, makeup kan ændre, hvordan personen ser ud, men han eller hun kan stadig identificeres som den samme person. I kroppen, histonændringer kan producere forskellige kombinationer, som en persons makeup, der kan ændre histonproteinernes kemiske egenskaber. Men Wang og kolleger fandt ud af, at læserproteiner genkender de samme kemiske egenskaber, selvom de skyldes forskellige kombinationer af histonmodifikationer. Ifølge Wang, fordi antallet af mulige kombinationer af forskellige kemiske mærker er enormt, histonkoden er ikke veldefineret. De nye fund, imidlertid, foreslå en måde at definere histonkoden på, en beregningsmodel, der viser de kemiske egenskaber ved histonproteiner. Det er som at gennemskue en persons makeup og afsløre personens sande identitet.

"Baseret på beregningsmodellen, vi er i stand til at konstruere læserproteinerne til at ændre eller forbedre deres binding til bestemte histonmodifikationer, "forklarede Wang." Hvis læserproteiner med visse mutationer genereres, vi kan bruge dem som billeddannelsesprober til at overvåge dynamikken i histonændringer i levende celler. Dette er noget, der ikke kan gøres ved hjælp af antistoffer. "