Położenie ma znaczenie

Dla genu istotna jest nie tylko sama jego aktywność, ale także jego położenie wewnątrz jądra komórkowego - donoszą naukowcy z Wydziału Medycznego Uniwersytetu Chicago. Umocowanie określonego odcinka DNA do wewnętrznej strony błony jądrowej umożliwia wyciszenie jego ekspresji. Jest to kolejny odkryty mechanizm zwany epigenetycznym, tzn. regulujący ekspresję genu i jednocześnie niezależny jednoznacznie od sekwencji chromatyny.

W jądrze komórkowym ssaków chromatyna - skomplikowana struktura złożona z DNA i towarzyszących mu białek - jest zorganizowana w tzw. domeny, czyli pętle przymocowane w określonych miejscach do wewnętrznej strony błony jądrowej (kariolemmy). Aby zbadać wpływ położenia genu na jego transkrypcję, naukowcy badali tzw. geny markerowe, czyli takie, których ekspresja jest łatwa do wykrycia. Następnie badano wpływ lokalizacji danego genu wewnątrz jądra na poziom jego ekspresji.

Zespół pod przewodnictwem profesora Singhsa skupił się na badaniu syntezy łańcucha ciężkiego przeciwciał, produkowanych wyłącznie przez limfocyty B. Geny kodujące te białka jeszcze przed rozpoczęciem ekspresji przechodzą rekombinację: określone odcinki DNA są wycinane, a następnie powstające fragmenty są ze sobą zestawiane. Wobec tego wykrycie zmian w sekwencji DNA limfocytów B jest oznaką aktywności genu.

Naukowcy odkryli, że w aktywnych limfocytach B geny dla przeciwciał były ulokowane bliżej centrum jądra, natomiast w komórkach naturalnie nieprodukujących immunoglobulin były one zawsze ulokowane bliżej błony jądrowej. Potwierdzeniem tego odkrycia był fakt, że gdy gen zlokalizowany był bliżej błony jądrowej, nie wykazywał oznak wcześniejszej rekombinacji. Do tej pory ciągle nie jest jednak znany dokładny mechanizm regulujący położenie genu wewnątrz jądra. Jedna z najbardziej prawdopodobnych hipotez sugeruje, że decydują o tym białka tworzące kariolemmę. Wstępne formowanie chromatyny zachodzi zapewne już podczas podziału komórki - te geny, które w określonym typie komórek nie będą poddawane ekspresji lub będzie ona niska, są przesuwane na peryferia jądra. Jest to forma zabezpieczenia przed "niechcianą" ekspresją genu.

Badacze sugerują także, że w DNA mogą istnieć określone sekwencje służące jako "adresy" określonych genów - miałyby one, ich zdaniem, służyć do "mocowania" chromatyny do błony jądrowej, a przez to do regulacji ekspresji genu, włączając i wyłączając ją w określonych momentach, w zależności od bieżących potrzeb. Może to wyjaśniać rolę wielu białek tworzących błonę jądrową, których funkcja dotychczas pozostawała nieznana oraz umożliwić zrozumienie licznych nieuleczalnych chorób związanych z ich mutacjami.

gen aktywność ekspresja położenie jądro komórkowe kariolemma Singhs